第一节 电子的发现

第一节 电子的发现

一、基础训练

1.(多选)关于阴极射线的性质,判断正确的是( )

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离子的比荷大 D.阴极射线的比荷比氢离子的比荷小 2.(多选)英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现( ) A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧

B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同 C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同 D.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量

3.如图18-1-1是阴极射线管示意图。接通电源后,阴极射线由阴极沿x轴方向射出,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

4.(多选)关于空气导电性能,下列说法正确的是( ) 图18-1-1 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.空气密度变得越稀薄,越容易发出辉光

5.发射阴极射线的阴极射线管中的高电压的作用是( )

A. 使管内气体电离 B．使管内产生阴极射线 C．使管内障碍物的电势升高 D．使电子加速 6.借助阴极射线管,我们看到的是( )

A.每个电子的运动轨迹 B.所有电子整体的运动轨迹 C.看到的是真实的电子 D.看到的是错误的假象 7.(多选)下列说法正确的是( ) A.电子是原子核的组成部分

B.电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的 C.电子电荷量的数值约为1.602×10-19 C

D.电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷 8.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 9.下列关于电子的说法正确的是( ) A.发现电子是从研究阴极射线开始的

B.汤姆孙发现物质中发出的电子比荷是不同的

C.电子发现的意义是让人们认识到原子不是组成物质的最小微粒,原子本身也具有复杂的结构 D.电子是带正电的,可以在电场和磁场中偏转

10.如图18-1-2,汤姆孙的气体放电管的示意图,下列说法中正确的是( )

图18-1-2

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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

11.如图18-1-3,示波管中电子枪的原理示意图,示波管内被抽成真空,A为发射热电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K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的小孔中射出时的速度大小为v。下面的说法中正确的是( ) A.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为2v B.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为 C.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为 D.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为v 图18-1-3 12.如图18-1-4所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将( )

A．向纸内偏转

B．向纸外偏转 C．向下偏转 D．向上偏转

二、能力提升 图18-1-4 1.关于密立根“油滴实验”,下列说法正确的是( )

A.密立根利用电场力和重力平衡的方法,测得了带电体的最小带电荷量 B.密立根利用电场力和重力平衡的方法,推测出了带电体的最小带电荷量 C.密立根利用磁偏转的知识推测出了电子的电荷量

D.密立根“油滴实验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一 2．下列实验中准确测定元电荷电量的实验是( )

A．库仑扭秤实验 B．密立根油滴实验

C．用DIS描绘电场的等势线实验 D．奥斯特电流磁效应实验

3．(多选)如图18-1-5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．下列说法中正确的是( )

图18-1-5

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

4．向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通过如图18-1-6所示的电流，电子的偏转方向为( ) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 图18-1-6

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5．关于空气的导电性能，下列说法正确的是( )

A．空气导电，因为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 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．空气密度变得越稀薄，越容易发出辉光

6．如图18-1-7所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的

正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹下偏，则( ) 图18-1-7 A．导线中的电流由A流向B B．导线中的电流由B流向A

C．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现 D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关

7．(多选)如图18-1-8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( ) A．增大电场强度E，减小磁感应强度B

B．减小加速电压U，增大电场强度E 图18-1-8 C．适当地加大加速电压U D．适当地减小电场强度E

8．如图18-1-9所示，让一束均匀的阴极射线垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B和电场强度E，带电粒子将不发生偏转，然后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，测得其半径为R，求阴极射线中带电粒子的比荷。

图18-1-9

9.美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子电量．油滴实验的原理如图18-1-10所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，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，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到它运动的情况．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，求该油滴所带的电荷量．

(2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U＝U1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，求此油滴所带的电荷量．

图18-1-10

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10．1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在实验中汤姆孙采用了如图18-1-11所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、E平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．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，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题．

(1)说明图中磁场沿什么方向．

(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷．

图18-1-11

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18-1-12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。

图18-1-12

12.如图18-1-13,美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图,两块水平放置的金属板间距为d,油滴从喷雾器的喷嘴喷出时,由于与喷嘴摩擦而带负电,油滴散布在油滴室中,在重力作用下,少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间,当平行金属板间不加电压时,由于受到气体阻力的作用,油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动;当上板带正电,下板带负电,两板间的电压为U时,带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比,油滴密度为ρ,已测量出油滴的直径为D(油滴可看作球体,球体体积公式V=πD3/6),重力加速度为g。

(1)设油滴受到气体的阻力F=kv,其中k为阻力系数,求k的大小; (2)求油滴所带电荷量。

图18-1-13

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