高中物理人教版选修3-5 同步测试题 第十八章 第1节电子的发现 Word版含解析

1．(电子、阴极射线)(多选)下列说法中正确的是(　　)
A．电子的发现说明原子是可以再分的
B．在强电场中气体能够被电离而导电
C．阴极射线的实质是电磁波
D．阴极射线在真空中通过磁场时速度方向一定发生偏转
答案　AB
解析　电子的发现说明原子可再分，A正确。在强电场中气体能够被电离而导电，B正确。阴极射线的本质是电子流，C错误。当射线速度方向与磁场方向平行时不发生偏转，D错误。
2．(电荷量)(多选)关于电荷量，下列说法正确的是(　　)
A．物体的电荷量可以是任意值
B．物体的电荷量只能是某些值
C．物体的电荷量的最小值为1.6×10－19 C
D．一个物体带1.6×10－9 C的正电荷，这是它失去了1010个电子的缘故
答案　BCD
解析　电子的电荷量是1.6×10－19 C，物体的电荷量只能是它的整数倍，故A错误，B、C正确；一个物体带正电，是因为失去电子的缘故，计算可得D正确。
3．(电子的发现)(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子并被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是(　　)
A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷
B．汤姆孙通过光电效应的研究，发现了电子
C．电子的质量是质子质量的1836倍
D．汤姆孙用不同材料的阴极做实验，并研究光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更小的基本的物质单元
答案　AD
解析　汤姆孙采用阴极射线管装置，通过提高放电管的真空度而取得了成功，汤姆孙不仅使阴极射线在磁场中发生了偏转，而且还使它在电场中发生了偏转，由此进一步证实了阴极射线是带负电的粒子流的结论，他运用实验测出阴极射线粒子的电荷与质量的比值，也就是比荷。由此发现了电子，A正确，B错误。质子质量是电子的1836倍，C错误。发现电子后，汤姆孙又研究了光电效应、热离子发射效应和β射线等，得出电子是原子的组成部分，D正确。
4．(阴极射线) 阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示。若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为(　　)
A．平行于纸面向左 B．平行于纸面向上
C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里
答案　C
解析　由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故C正确。
5．(电子发现的意义)(多选)关于电子的发现，下列说法正确的是(　　)
A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的
B．电子的发现，说明原子具有一定的结构
C．在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒
D．电子带负电，使人们意识到原子内应该还有带正电的部分
答案　BCD
解析　发现电子时，人们对原子的结构仍然不清楚，但人们意识到电子应该是原子的组成部分，原子具有一定的结构，故A错误，B正确；在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒，C正确；原子对外显电中性，而电子带负电，使人们意识到，原子中应该还有带正电的部分，D正确。
6．(电子比荷的测定)如图所示，电子以初速度v0从O点沿OO′进入长为l、板间距离为d、电势差为U的平行板电容器中，出电场时打在屏上P点，经测量O′、P的距离为y0，求电子的比荷。
答案　
解析　由于电子进入电场中做类平抛运动，沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动，满足y0＝at2＝·2＝，则＝。
B组：等级性水平训练
7．(阴极射线)(多选)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(　　)
A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点
B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转
C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转
D．若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转
答案　AC
解析　实验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，C正确，B错误。加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力，要发生偏转，D错误。当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，A正确。
8．(空气的导电性能)(多选)关于空气导电性能，下列说法正确的是(　　)
A．空气导电，是空气分子中有的带正电，有的带负电，在强电场作用下向相反方向运动的结果
B．空气能够导电，是空气分子在射线或强电场作用下电离的结果
C．空气密度越大，导电性能越好
D．空气变得越稀薄，越容易发出辉光
答案　BD
解析　空气是混合气体，通常情况下，空气是绝缘体，但在射线、受热或强电场作用下，空气被电离才具有导电功能。空气密度较大时，电离的自由电荷很容易与其他空气分子碰撞，正、负离子重新复合，难以形成稳定电流，电离后的自由电荷在稀薄气体环境中导电性能更好，B、D正确。
9．(阴极射线管)(多选)阴极射线管中加高电压的作用是(　　)
A．使管内气体电离
B．使管内正离子加速撞击阴极产生阴极射线
C．电弧放电
D．使电子减速
答案　AB
解析　阴极射线管加上高电压时，管中残存气体分子被电离成正离子和电子分别向两极运动，正离子在电场加速下撞击阴极而使阴极释放出更多电子形成阴极射线，A、B正确。
10．(电荷量)密立根用喷雾的方法获得了带电液滴，然后把这些带有不同电荷量和质量的液滴置于电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得了带电液滴带的电荷量。某次测量中，他得到了如下数据，则可得出结论为：______________________________________。
液滴编号
电荷量/C
1
6.41×10－19
2
9.70×10－19
3
1.6×10－19
4
4.82×10－19
…
…
答案　电荷量都是元电荷e的整数倍
解析　元电荷是电荷量的最小值，最早是由美国科学家密立根用实验测得。分析表格数据可知电荷量都是元电荷的整数倍。
11．(综合)如图所示为一种可用于测量电子电荷量e与质量m比值的阴极射线管，管内处于真空状态。图中L是灯丝，当接上电源时可发射电子。A是中央有小圆孔的金属板，当L和A间加上电压时(其电压值比灯丝电压大很多)，电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏S上的O点，发出荧光。P1、P2为两块平行于虚直线的金属板，已知两板间距为d。在虚线所示的椭圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。a、b1、b2、C1、C2都是固定在管壳上的金属引线。E1、E2、E3是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源。
(1)试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线；
(2)导出计算的表达式。要求用应测物理量及题给已知量表示。
答案　(1)见解析　(2)＝
解析　(1)在b1、b2间接E1作为灯丝的加热电源，对于电源的极性没有要求；在a、b2间接E2作为加速电压，要求a接E2的正极；在C1、C2间接E3作为速度选择器的偏转电压，要求C2接E3的正极。具体连线如图所示。
(2)设电子经过E2加速以后获得的速度为v，根据动能定理可得eE2＝mv2。
调节E3使电子在P1、P2间不发生偏转，电场力和洛伦兹力平衡，则e＝eBv。
由以上两式得＝。