上海市甘泉高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：3.1电子的发现及其重大意义 跟踪训练含解析）
文档属性
| 名称 | 上海市甘泉高中2019-2020学年物理沪科版选修3-5：3.1电子的发现及其重大意义 跟踪训练含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 224.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-17 19:26:30 | ||
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文档简介
3.1电子的发现及其重大意义
1．如图画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属铂的逸出功为6.34eV.在这些光波中，能够从金属铂的表面打出光电子的总共有( )
A．五种 B．四种 C．三种 D．二种
2．用光子能量为E的光束照射容器中的氢气,氢原子吸收光子后，能发射频率为、、的三种光子，且，入射光束中光子的能量应是( )
A． B．
C． D．
3．关于阴极射线，下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的质子流
C．阴极射线是组成物体的原子
D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转
4．下列说法中不符合物理史实的是（ ）
A．汤姆孙提出了原子的“西瓜模型”
B．粒子的散射实验表明原子核具有复杂结构
C．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D．密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷
5．下列关于阴极射线的说法正确的是（ ）
A．阴极射线是高速的质子流
B．阴极射线可以用人眼直接观察到
C．阴极射线是高速运动的电子流
D．阴极射线是电磁波
6．阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现一条亮线（如图），要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上（ ）
A．z轴正方向的磁场 B．y轴负方向的磁场
C．z轴正方向的电场 D．y轴负方向的电场
7．汤姆孙对阴极射线本质的研究,采用的科学方法是( )
A．用阴极射线轰击金箔,观察其散射情况
B．用“油滴实验”精确测定电子的带电量
C．用阴极射线轰击荧光物质,对荧光物质发出的光进行光谱分析
D．让阴极射线通过电场和磁场,通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷
8．天文物理学大师霍金曾表示，探测到引力波是科学史上非常重要的一刻。人类科学史上有过许多重要的事件。下列叙述中错误的是( )
A．伽利略做了“铜球从阻力很小的斜槽上由静止滚下”的实验，证实了“距离与时间平方成正比”的关系
B．开普勒研究了第谷20余年的行星观测记录，提出了“所有行星绕太阳做椭圆运动”等行星运动规律
C．奥斯特发现电流磁效应，导致法拉第发现电磁感应现象，后来他又研究得出感应电动势和磁通量的变化率成正比，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善
D．汤姆孙通过实验对“阴极射线在电场和磁场中偏转情况”进行研究发现了电子，否定了2000多年来“原子是物质的不可分割的最小单元”这一传统观念
9．如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，并用产生的光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则，
A．发出的光子最多有4种频率
B．发出的光子最多有6种频率
C．产生的光电子最大初动能可达10eV
D．加在该光电管上的遏止电压应为10V
10．下列说法中，正确的是( )
A．汤姆生精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C．汤姆生油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
D．通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
11．汤姆生通过对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是（ ）
A．任何物质中均有电子
B．不同的物质中具有不同的电子
C．电子质量是质子质量的1836倍
D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
12．关于电子的发现，下列叙述中正确的是（ ）
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．电子是第一种被人类发现的基本粒子
D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象
13．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置.当极板P和间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到点，点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点，已知极板水平方向长度为，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为；
（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小；
（2）推导出电子比荷的表达式。
参考答案
1．C
【解析】
处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为，n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于3.2eV，不能使金属钾发生光电效应，其它三种光子能量都大于3.2eV．故C正确，A、B、D错误。故选C。
【点睛】解决本题的关键知道能极差与光子能量的关系，以及掌握发生光电效应的条件．
2．B
【解析】
处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发向低能级跃迁并发射光子，其发射光子的种类有种；故
解得；
显然从直接跃迁到能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射光子的能量
；
而先从跃迁到，再从跃迁到辐射的能量与从直接跃迁到能级时辐射光子的能量相同，故
。
A.，与结论不相符，选项A错误；
B. 与结论相符，选项B正确；
C. 与结论不相符，选项C错误；
D. 与结论不相符，选项D错误。
3．D
【解析】
ABC.阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，电子是原子的组成部分，故ABC错误；
D. 阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，可被电场、磁场偏转，也可以直线传播，D正确。
4．B
【解析】
汤姆孙提出了原子的“西瓜模型”，A正确；α粒子散射实验表明，原子具有核式结构，卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子的散射实验事实，B错误；玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱特征，C正确；密立根著名的“油滴实验”精确测定了电子的电荷量，D正确．
5．C
【解析】
阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到，故选项C正确，ABD错误。
6．B
【解析】
A、若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴正方向，亮线向y轴正方向偏转，故A错误；
B、若加一沿y轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴正方向，亮线向z轴正方向偏转，故B正确；
C、若加一沿z轴正方向的电场，电子受电场力作用沿z轴的负方向偏转，故C错误；
D、若加一沿y轴负方向的电场，电子受电场力作用向y轴正方向偏转，故D错误。
7．D
【解析】
汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确。
8．C
【解析】
伽利略做了数百次“铜球从阻力很小的斜槽上由静止滚下”的实验，证实了“运动距离与时间的平方成正比”的关系，他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法，奠定了现代科学的基础，故A说法正确；开普勒研究了第谷20余年的行星观测记录，提出了“所有行星绕太阳在椭圆轨道上运动”等行星运动规律，澄清了许多年来人们对天体运动的神秘、模糊认识，也为牛顿创立天体力学理论奠定了观测基础，故B说法正确；奥斯特发现的电流磁效应，震动了整个科学界，引起了科学家们关于“磁也能生电”的对称性的思考，最终导致法拉第发现电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，但是纽曼和韦伯先后研究得出感应电动势和磁通量的变化率成正比，故C说法错误；汤姆孙通过实验对“阴极射线在电场和磁场中偏转情况”进行研究发现了电子，否定了2000多年来“原子是物质的不可分割的最小单元”这一传统观念，标志着人类对物质结构的认识进入了一个崭新的阶段，故D说法正确。所以选C。
9．BCD
【解析】
AB．根据知，大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子，故A错误，B正确；
C．能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足：hγ=Em-En，所以频率最大的光子能量为：
E=E4-E1=-0.85+13.60eV=12.75eV
若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则光电子的最大初动能为：
12.75eV-2.75eV=10eV
故C正确；
D．光电子的最大初动能为10eV，所以加在该光电管上的遏止电压为 10V，故D正确。
10．BD
【解析】
试题分析：密立根油滴实验测出了电子的电量，所以A错，B对；
密立根通过“油滴实验”确定电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍，故C错误；根据和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．
考点：元电荷 电子的发现
点评：解答本题的关键是了解密立根油滴实验的有关知识：密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷．
11．AD
【解析】
汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研究，发现均为同一种相同的粒子即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子的质量。
A. 任何物质中均有电子，选项A符合题意；
B. 不同的物质中具有不同的电子，选项B不符合题意；
C. 电子质量是质子质量的1836倍，选项C不符合题意；
D. 电子是一种粒子，是构成物质的基本单元，选项D符合题意；
12．BCD
【解析】
AB、发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，但并没有证明原子核的存在，也不能说明原子是由电子和原子核组成的，故A错误，B正确；
C、电子是人类发现的第一种基本粒子，故C正确；
D、物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，从而比较好地解释了物体的带电现象，故D正确。
13．（1） （2）
【解析】
（1）电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有:
得:，即打到荧光屏O点的电子速度的大小为；
（2）P与之间只有偏转电场时，电子的加速度为a，运动时间为t，电子离开偏转电场的偏移量为y，速度偏转角为，根据运动学公式：
根据牛顿第二定律有：
运动时间：
解得：
由于：
可得：。
1．如图画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属铂的逸出功为6.34eV.在这些光波中，能够从金属铂的表面打出光电子的总共有( )
A．五种 B．四种 C．三种 D．二种
2．用光子能量为E的光束照射容器中的氢气,氢原子吸收光子后，能发射频率为、、的三种光子，且，入射光束中光子的能量应是( )
A． B．
C． D．
3．关于阴极射线，下列说法正确的是（ ）
A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的质子流
C．阴极射线是组成物体的原子
D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转
4．下列说法中不符合物理史实的是（ ）
A．汤姆孙提出了原子的“西瓜模型”
B．粒子的散射实验表明原子核具有复杂结构
C．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D．密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷
5．下列关于阴极射线的说法正确的是（ ）
A．阴极射线是高速的质子流
B．阴极射线可以用人眼直接观察到
C．阴极射线是高速运动的电子流
D．阴极射线是电磁波
6．阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现一条亮线（如图），要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上（ ）
A．z轴正方向的磁场 B．y轴负方向的磁场
C．z轴正方向的电场 D．y轴负方向的电场
7．汤姆孙对阴极射线本质的研究,采用的科学方法是( )
A．用阴极射线轰击金箔,观察其散射情况
B．用“油滴实验”精确测定电子的带电量
C．用阴极射线轰击荧光物质,对荧光物质发出的光进行光谱分析
D．让阴极射线通过电场和磁场,通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷
8．天文物理学大师霍金曾表示，探测到引力波是科学史上非常重要的一刻。人类科学史上有过许多重要的事件。下列叙述中错误的是( )
A．伽利略做了“铜球从阻力很小的斜槽上由静止滚下”的实验，证实了“距离与时间平方成正比”的关系
B．开普勒研究了第谷20余年的行星观测记录，提出了“所有行星绕太阳做椭圆运动”等行星运动规律
C．奥斯特发现电流磁效应，导致法拉第发现电磁感应现象，后来他又研究得出感应电动势和磁通量的变化率成正比，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善
D．汤姆孙通过实验对“阴极射线在电场和磁场中偏转情况”进行研究发现了电子，否定了2000多年来“原子是物质的不可分割的最小单元”这一传统观念
9．如图为氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，并用产生的光子照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则，
A．发出的光子最多有4种频率
B．发出的光子最多有6种频率
C．产生的光电子最大初动能可达10eV
D．加在该光电管上的遏止电压应为10V
10．下列说法中，正确的是( )
A．汤姆生精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C．汤姆生油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍
D．通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
11．汤姆生通过对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是（ ）
A．任何物质中均有电子
B．不同的物质中具有不同的电子
C．电子质量是质子质量的1836倍
D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元
12．关于电子的发现，下列叙述中正确的是（ ）
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．电子是第一种被人类发现的基本粒子
D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象
13．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置.当极板P和间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到点，点到O点的竖直距离为d，水平距离可忽略不计；此时在P与之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B时，亮点重新回到O点，已知极板水平方向长度为，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为；
（1）求打在荧光屏O点的电子速度的大小；
（2）推导出电子比荷的表达式。
参考答案
1．C
【解析】
处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时能发出不同光电子的数目为，n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于3.2eV，不能使金属钾发生光电效应，其它三种光子能量都大于3.2eV．故C正确，A、B、D错误。故选C。
【点睛】解决本题的关键知道能极差与光子能量的关系，以及掌握发生光电效应的条件．
2．B
【解析】
处于激发态的氢原子并不稳定，能够自发向低能级跃迁并发射光子，其发射光子的种类有种；故
解得；
显然从直接跃迁到能级时辐射光子的能量等于入射光子的能量，故入射光子的能量
；
而先从跃迁到，再从跃迁到辐射的能量与从直接跃迁到能级时辐射光子的能量相同，故
。
A.，与结论不相符，选项A错误；
B. 与结论相符，选项B正确；
C. 与结论不相符，选项C错误；
D. 与结论不相符，选项D错误。
3．D
【解析】
ABC.阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，电子是原子的组成部分，故ABC错误；
D. 阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，可被电场、磁场偏转，也可以直线传播，D正确。
4．B
【解析】
汤姆孙提出了原子的“西瓜模型”，A正确；α粒子散射实验表明，原子具有核式结构，卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子的散射实验事实，B错误；玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱特征，C正确；密立根著名的“油滴实验”精确测定了电子的电荷量，D正确．
5．C
【解析】
阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击时，使一些物质发出荧光等现象才能观察到，故选项C正确，ABD错误。
6．B
【解析】
A、若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴正方向，亮线向y轴正方向偏转，故A错误；
B、若加一沿y轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴正方向，亮线向z轴正方向偏转，故B正确；
C、若加一沿z轴正方向的电场，电子受电场力作用沿z轴的负方向偏转，故C错误；
D、若加一沿y轴负方向的电场，电子受电场力作用向y轴正方向偏转，故D错误。
7．D
【解析】
汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电磁场，通过偏转情况判断其电性，结合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故D正确。
8．C
【解析】
伽利略做了数百次“铜球从阻力很小的斜槽上由静止滚下”的实验，证实了“运动距离与时间的平方成正比”的关系，他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法，奠定了现代科学的基础，故A说法正确；开普勒研究了第谷20余年的行星观测记录，提出了“所有行星绕太阳在椭圆轨道上运动”等行星运动规律，澄清了许多年来人们对天体运动的神秘、模糊认识，也为牛顿创立天体力学理论奠定了观测基础，故B说法正确；奥斯特发现的电流磁效应，震动了整个科学界，引起了科学家们关于“磁也能生电”的对称性的思考，最终导致法拉第发现电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加完善，但是纽曼和韦伯先后研究得出感应电动势和磁通量的变化率成正比，故C说法错误；汤姆孙通过实验对“阴极射线在电场和磁场中偏转情况”进行研究发现了电子，否定了2000多年来“原子是物质的不可分割的最小单元”这一传统观念，标志着人类对物质结构的认识进入了一个崭新的阶段，故D说法正确。所以选C。
9．BCD
【解析】
AB．根据知，大量处于n=4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子，故A错误，B正确；
C．能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足：hγ=Em-En，所以频率最大的光子能量为：
E=E4-E1=-0.85+13.60eV=12.75eV
若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则光电子的最大初动能为：
12.75eV-2.75eV=10eV
故C正确；
D．光电子的最大初动能为10eV，所以加在该光电管上的遏止电压为 10V，故D正确。
10．BD
【解析】
试题分析：密立根油滴实验测出了电子的电量，所以A错，B对；
密立根通过“油滴实验”确定电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍，故C错误；根据和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．
考点：元电荷 电子的发现
点评：解答本题的关键是了解密立根油滴实验的有关知识：密立根用在电场和重力场中运动的带电油滴进行实验，发现所有油滴所带的电量均是某一最小电荷的整数倍，该最小电荷值就是电子电荷．
11．AD
【解析】
汤姆生对不同材料的阴极发出的射线进行研究，发现均为同一种相同的粒子即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子的质量。
A. 任何物质中均有电子，选项A符合题意；
B. 不同的物质中具有不同的电子，选项B不符合题意；
C. 电子质量是质子质量的1836倍，选项C不符合题意；
D. 电子是一种粒子，是构成物质的基本单元，选项D符合题意；
12．BCD
【解析】
AB、发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，但并没有证明原子核的存在，也不能说明原子是由电子和原子核组成的，故A错误，B正确；
C、电子是人类发现的第一种基本粒子，故C正确；
D、物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，从而比较好地解释了物体的带电现象，故D正确。
13．（1） （2）
【解析】
（1）电子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动，有:
得:，即打到荧光屏O点的电子速度的大小为；
（2）P与之间只有偏转电场时，电子的加速度为a，运动时间为t，电子离开偏转电场的偏移量为y，速度偏转角为，根据运动学公式：
根据牛顿第二定律有：
运动时间：
解得：
由于：
可得：。
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