上海市龙柏高中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 配套作业（含解析）

3.1电子的发现及其重大意义
1．下列说法中正确的是（ ）
A．在光电效应实验中，入射光频率大于极限频率才能产生光电子
B．汤姆孙发现电子后猜想原子内的正电荷集中在很小的核内
C．平均结合能越大，原子核越不稳定
D．大量光子的效果往往表现出粒子性，个别光子的行为往往表现出波动性
2．电子的发现，证实了（ ）
A．原子是可分的 B．原子核是可分的
C．质子的存在 D．中子的存在
3．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，关于物理学发展历史，下列说法中正确的是
A．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将永远运动下去，速度大小不变，方向可能改变，也可能不变
B．人类从首次观察到阴极射线到了解认识阴极射线，经历了近40年．阴极射线微粒的比荷，最早是由密立根测出的
C．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物质能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光
D．1895年末，德国物理学家居里夫人发现了一种新的射线——X射线
4．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
5．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
6．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法与历史事实不符的是（）
A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出钋（Po）和镭（Ra）两种新元素
D．爱因斯坦在光电效应的基础上，提出了光子说
7．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
8．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
9．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
10．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________。
11．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__________ .
12．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。
13．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．A
【解析】
在光电效应实验中，入射光频率大于极限频率才能发生光电效应现象，产生光电子，A正确；汤姆逊在发现电子后提出了枣糕式原子模型，B错误；比结合能越大，原子核越稳定，C错误；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，D错误．
2．A
【解析】
电子的发现，证实了原子具有复杂的结构，即原子是可分的，选项A正确，故选A.
3．C
【解析】
A．伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将永远运动下去，速度大小和方向均不变，故A错误；
B．人类从首次观察到阴极射线到了解认识阴极射线，经历了近40年．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故B错误；
C．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀的矿物质能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光，故C正确；
D．X射线是由伦琴发现的，故D错误．
故选C．
4．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.
5．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。
6．B
【解析】
密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值，A正确，不符合题意；康普顿效应表明光子不仅具有能量还具有动量，故B错误，符合题意；居里夫妇从沥青铀矿中分离出钋（Po）和镭（Ra）两种新元素，C正确，不符合题意；爱因斯坦在光电效应的基础上，提出了光子说，D正确，不符合题意
7．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．
8．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
9．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.
10．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
11． 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.
12．（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=
13．（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=。