鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 课时分层作业10　电子的发现与汤姆孙原子模型word版含答案

课时分层作业(十)　电子的发现与汤姆孙原子模型
(建议用时：25分钟)
◎考点一　阴极射线的研究
1．(多选)关于阴极射线，下列说法正确的是(　　)
A．阴极射线带负电
B．阴极射线带正电
C．阴极射线的比荷比氢原子的比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小
AC　[由阴极射线在电场中的偏转方向可判断其带负电，A对；汤姆孙用实验测定，阴极射线比荷是氢原子比荷的近两千倍，C对．]
2．(多选)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．阴极射线是由阴极发出的电子流
C．阴极射线是组成物体的原子
D．阴极射线沿直线传播，但可被电场、磁场偏转
BD　[阴极射线是由阴极发出的电子流，B正确，A错误；电子是原子的组成部分，C错误；电子可被电场、磁场偏转，D正确．]
3．阴极射线管中加高电压的作用是(　　)
A．使管内的气体电离
B．使阴极发出阴极射线
C．使管内障碍物的电势升高
D．使管内产生强电场，电场力做功使电子加速
D　[在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射出的电子流，B错误；发射出的电子流通过高电压加速后，获得较高的能量，与玻璃管壁发生撞击而产生荧光，故A、C错误，D正确．]
4．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．如图所示，把电子射线管(阴极射线管)放在蹄形磁铁的两极之间，可以观察到电子束偏转的方向是(　　)
A．向下 B．向上
C．向左 D．向右
A　[电子从阴极射向阳极，根据左手定则，磁感线穿入手心，四指指向电子运动的反方向，可知洛伦兹力的方向向下，则电子束向下偏转．故A正确．]
5．如图是电子射线管示意图，接通电源后，电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是(　　)
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
B　[由于电子沿x轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y轴正方向；若所加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z轴正方向，由此可知B正确．]
6．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1.602 177 33(49)×10－19 C
B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C．汤姆孙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比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量
BD　[电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确；测出比荷的值和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．]
7．(多选)关于电子的发现，下列叙述正确的是(　　)
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微观粒子
D．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象
BCD　[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，B正确；电子是人类发现的第一种微观粒子，C正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D正确．]
8．(多选)如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法正确的是(　　)
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，则阴极射线打到右端的P2点
ACD　[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，选项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，选项D正确．当不加电场和磁场时，由于电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，选项A正确．]
◎考点二　汤姆孙原子结构模型
9．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．汤姆孙研究阴极射线，用测定粒子比荷的方法发现了电子
B．电子的发现证明了原子是可分的
C．汤姆孙认为原子里面带正电荷的物质应充斥整个原子，而带负电的电子，则镶嵌在球体的某些固定位置
D．汤姆孙原子模型是正确的
ABC　[通过物理学史可知，选项A正确；根据电子发现的重要意义可得，选项B正确；选项C描述的是汤姆孙原子模型，选项C正确；汤姆孙原子模型本身是错误的，选项D错误．]
(建议用时：15分钟)
10．如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场，则下列说法正确的是(　　)
A．增大电场强度E
B．减小磁感应强度B
C．减小加速电压U，增大电场强度E
D．适当地加大加速电压U
D　[正离子进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域中，受到的电场力F＝qE，方向向上，受到的洛伦兹力F洛＝qvB，方向向下，离子向上偏，说明电场力大于洛伦兹力，要使离子沿直线运动，须qE＝qvB，则可使洛伦兹力增大或电场力减小，增大洛伦兹力的途径是增大加速电压U或增大磁感应强度B，选项D正确．]
11．(多选)如图所示是阴极射线显像管及其偏转线圈的示意图．显像管中有一个阴极，工作时它能发射阴极射线，荧光屏被阴极射线轰击就能发光．安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场，可以使阴极射线发生偏转．下列说法正确的是(　　)
A．如果偏转线圈中没有电流，则阴极射线应该打在荧光屏正中的O点
B．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上A点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里
C．如果要使阴极射线在竖直方向偏离中心，打在荧光屏上B点，则偏转磁场的方向应该垂直纸面向里
D．如果要使阴极射线在荧光屏上的位置由B点向A点移动，则偏转磁场强度应该先由小到大，再由大到小
AC　[偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在O点，A正确；由阴极射线的电性及左手定则可知B错误，C正确；由R＝可知，B越小，R越大，故磁感应强度应先由大变小，再由小变大，故D错误．]
12．为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度大小为B，则粒子恰好不偏离原来的方向，求为多少？
[解析]　设带电粒子以速度v0垂直电场方向进入匀强电场，则d＝at2＝， ①
此带电粒子垂直入射到正交的电磁场区域时不发生偏转，
由平衡条件qE＝qv0B，
得v0＝， ②
由①②两式得＝，
解得＝．
[答案]　
13．在汤姆孙测阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、G间加上方向向下、场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明阴极射线的电性；
(2)说明图中磁场的方向；
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷．
[解析]　(1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电．
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，且洛伦兹力与电场力平衡，由左手定则可得磁场的方向垂直纸面向里．
(3)设此射线带电荷量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qE＝Bqv．当射线在D、G间的磁场中偏转时，有Bqv＝，同时又有L＝r·sin θ，如图所示．
解得＝．
[答案]　(1)负电　(2)垂直纸面向里　(3)
6/6