四川省合江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-5：2.1电子 同步练习（含解析）

2.1电子
1．下列有关物理史实的叙述中正确的是 ( )
A．奥斯特最早提出了电荷周围存在着由它产生的电场
B．密立根发现电子并通过油滴实验精确测定了其电荷量
C．法拉第发现电磁感应现象并得出法拉第电磁感应定律
D．库仑通过库仑扭秤实验得出了两点电荷之间的作用力与其间距的二次方成反比
2．如图为示波管中电子枪的原理示意图，A为发射电子的阴极，K为接在高电势的加速极，A、K之间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v，下列说法正确的是（ ）
A．如果A、K之间距离减半而电压仍为U，那么电子离开K的速度为2v
B．如果A、K间距离减半电压仍为U，那么电子经过K时的速度为v
C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，那么电子离开K时的速度为v
D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，那么电子离开K时的速度为
3．汤姆孙通过对阴极射线研究，发现了（ ）
A．电子 B．质子 C．中子 D．原子核式结构
4．在卢瑟福进行的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是(　　)
A．正电荷在原子中是均匀分布的
B．原子的正电荷以及绝大部分质量都集中在一个很小的核上
C．原子中存在带负电的电子
D．原子核中有中子存在
5．下列说法正确的是
A．光波是横波，无线电波既有横波，又有纵波
B．多普勒效应说明波在传播过程中频率会发生变化
C．阴极射线是一种频率极高的电磁波
D．狭义相对论认为，不同惯性系中物理规律都是相同的
6．下列关于物理史实的说法中正确的是 ．
A．普朗克根据黑体辐射的规律，提出了能量子的观点
B．贝克勒尔通过研究铀矿石，发现了天然放射现象
C．玻尔根据粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
D．汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，并精确测量出点子的电荷量
7．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(不考虑电子重力)(　　)
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
8．在物理学的发展过程中，许多物理学家提出的理论和假设推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是（　　）
A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子并建立了原子的“枣糕”模型
B．巴尔末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式
C．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
D．玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
9．汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了________，从而说明原子内部有复杂的结构。密立根通过油滴实验测定了电子的________。
10．汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了电子，从而说明原子内部有复杂的结构．密立根通过油滴实验测定了电子的________，而且揭示出了带电物体所带的电荷是__________ .
11．电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴实验的原理如图所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力。
（1）调节两金属板间的电势差u，当u=U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动，则该油滴所带电荷量q为多少?
（2）若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差u=U时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带电荷量Q。
12．汤姆逊用来测定电子的比荷实验装置如下：真空管内的阴极C发出电子，（不计初速，重力和电子间相互作用），经过A、B间的电场加速后，穿过A、B的中心小孔沿中心轴OO?的方向进入到两块水平正对的长度为L的平行极板D和E间的区域，当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O?点，形成一个亮点；若在D、E间加上方向向下、场强为E的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、E电场区加上一垂直纸面的匀强磁场（图中未画出），调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，荧光斑恰好回到荧光屏中心。接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为。如图所示，求：
（1）在图中画出磁场B的方向
（2）根据L、E、B和，推导电子的比荷的表达式。
参考答案
1．D
【解析】
法拉第提出了电荷周围存在着由它产生的电场，故A错误；美国科学家密立根最先测出电子的电量，而英国科学家汤姆孙最先发现了电子，B错误；法拉第发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯得出法拉第电磁感应定律，C错误；库仑通过库仑扭秤实验得出了两点电荷之间的作用力与其间距的二次方成反比，D正确．
2．C
【解析】
由动能定理可知，电子在加速电场中被加速，eU＝mv2，所以当电压减半后，速度为v，故C选项正确。
3．A
【解析】
汤姆孙通过对阴极射线研究，发现了电子；
A．电子，与结论相符，选项A正确；
B．质子，与结论不相符，选项B错误；
C．中子，与结论不相符，选项C错误；
D．原子核式结构，与结论不相符，选项D错误；
故选A.
4．B
【解析】
少数α粒子大角度散射的原因是：原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，α粒子散射实验证明了原子的核式结构模型。故选项B正确，ACD三项错误。
5．D
【解析】无线电波属于电磁波，只有横波，A错误；多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变，B错误；阴极射线是高速电子流，不是电磁波，C错误；狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，故D正确．
6．AB
【解析】
普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了能量子的观点，所以A正确；贝克勒尔通过研究铀矿石，发现了天然放射现象，故B正确；卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，所以C错误；汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子，密立根通过油滴实验精确测量出点子的电荷量，故D错误．
7．AC
【解析】
A、若在D1、D2之间不加电场和磁场，由于惯性，阴极射线应打到最右端的P1点，A正确；
B、C、阴极射线是电子流，带负电；若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，电场力向上，故阴极射线应向上偏转，B错误；C正确；
D、若在D1、D2之间加上垂直纸面向里的磁场，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力向下，故向下偏转，D错误；
故选AC
8．AB
【解析】
汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子并建立了原子的“枣糕”模型，选项A正确； 巴尔末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式，选项B正确；贝克勒耳通过对天然放射性的研究，说明原子核具有复杂结构，故C错误； 德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，选项D错误；故选AB.
9．电子； 电荷量（或电荷）
【解析】汤姆孙发现了电子，密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量
10． 电荷量 量子化的
【解析】汤姆孙通过测定组成阴极射线的粒子的比荷发现了电子，从而说明原子内部有复杂的结构．密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，而且揭示出了带电物体所带的电荷是量子化的.
11．（1）q= （2） 或
【解析】
（1）由平衡条件知m1g=q
解得q=
（2）若Q为正电荷，根据牛顿第二定律有m2g+=m2a，且d=at2
由以上两式解得Q=
若Q为负电荷，根据牛顿第二定律有m2g-=m2a，又d=at2
由以上两式解得Q=
12．（1）磁场B的方向垂直纸面向里；（2）=
【解析】
（1）去掉电场，电子向下偏转，电子在磁场中做匀速圆周运动，如图所示，根据左手定则，磁场B的方向垂直纸面向里。
（2）由图可知：L=ABcos，=，解得AB=，又=Rsin=Rsin，所以L=ABcos=2Rcos=R；由题意可得：qvB=qE，则有：v=；去掉电场后，洛伦兹力提供向心力，则有：qvB=m，解得=。