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课时训练11 电子的发觉
一、综合题
1.关于阴极射线的性质,推断正确的是( )
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
答案:AC
解析:汤姆孙通过试验证明,阴极射线是带负电的粒子流;阴极射线所带的电荷量与氢离子相同,但质量比氢离子小得多,所以它的比荷比氢离子的比荷大。
2.英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的试验争辩发觉( )
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状况跟正电荷受力状况相同
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
答案:AD
解析:阴极射线实质上就是高速电子流,所以在电场中偏向正极板一侧,A正确。由于电子带负电,所以其受力状况与正电荷不同,B错误。不同材料所产生的阴极射线都是电子流,所以它们的比荷是相同的,C错误。在汤姆孙试验证明阴极射线就是带负电的电子流时并未得出电子的电荷量,最早测量电子电荷量的是美国科学家密立根,D正确。
3.关于空气导电性能,下列说法正确的是( )
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.空气密度变得越淡薄,越简洁发出辉光
答案:BD
解析:空气是由多种气体组成的混合气体,在正常状况下,气体分子不带电(显中性),是较好的绝缘体。但在射线、受热及强电场作用下,空气分子被电离才具有导电功能,且空气密度较大时,电离的自由电荷很简洁与其他空气分子碰撞,正、负电荷又重新复合,难以形成稳定的放电电流,而电离后的自由电荷在淡薄气体环境中导电性能更好。综上所述,正确选项为B、D。
4.如图所示,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,发觉射线径迹下偏,则( )
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.如要使电子束的径迹向上偏,可以通过转变AB中电流方始终实现
D.电子的径迹与AB间电流的方向无关
答案:BC
解析:阴极射线带负电,由左手定则推断管内磁场垂直纸面对里;由安培定则推断AB中电流的方向由B向A。电流方向转变,管内磁场方向转变,电子受力方向也转变。
5.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有名的“油滴试验”实现的
C.电子电荷量的数值约为1.602×10-19C
D.电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷
答案:BC
解析:电子是原子的组成部分,电子的发觉说明原子是可以再分的。电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷,也叫荷质比。
6.关于密立根“油滴试验”,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,推想出了带电体的最小带电荷量
C.密立根利用磁偏转的学问推想出了电子的电荷量
D.密立根“油滴试验”直接验证了电子的质量不足氢离子质量的千分之一
答案:B
解析:密立根“油滴试验”是利用喷雾的方法,在已知小液滴质量的前提下利用电场力和小液滴的重力平衡,推算出每个小液滴带电荷量都是元电荷的整数倍,带电体的带电荷量不是连续的,而是量子化的,并且电子的带电荷量也为元电荷,带负电。故正确选项为B。
7.如图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,在下列措施中可接受的是( )
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
答案:B
解析:若加磁场,由左手定则可知,所加磁场方向沿y轴正方向,B正确;若加电场,因电子向下偏转,则电场方向沿z轴正方向。
8.质谱仪是一种测定带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示。让中性气体进入电离室A,在那里被电离成离子。这些离子从电离室的小孔飘出,从缝S1进入加速电场被加速。然后让离子从缝S2垂直进入匀强磁场,最终打在底片上的P点。已知加速电压为U,磁场的磁感应强度为B,缝S2与P之间的距离为a,离子从缝S1进入电场时的速度不计。求该离子的比荷。
答案:
解析:离子经过了电场加速和磁场偏转两个过程,从离子运动轨迹可知,离子带正电,设它进入磁场时的速度为
v,在电场中加速有qU=mv2,在磁场中偏转有qBv=,而r=,联立以上三式解得。
9.电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴试验推想出的。密立根试验的原理如图所示:两块水平放置的平行金属板A、B与电源相接,使上面的板带正电,下面的板带负电。油滴从喷雾器喷出后,经上面金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场E中。大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时,因摩擦而带负电,油滴在电场力、重力和空气阻力的作用下下降,观看者可在强光照射下,借助显微镜进行观看。
两板间的电势差、两板间的距离都可以直接测得,从而确定极板间的电场强度E。但是油滴太小,其质量m很难直接测出。密立根通过测量油滴在空气中下落的终极速度测量油滴的质量。未加电场时,由于空气的黏性,油滴所受的重力很快就等于油滴与空气的摩擦力而使油滴匀速下落,可测得速度v1,再加一足够强的电场,使油滴做竖直向上的运动,在油滴以速度v2匀速运动时,油滴所受的静电力与重力、阻力平衡。依据空气阻力遵循的规律,即可求得油滴的带电荷量。
密立根测定了数千个带电油滴的电荷量,发觉这些电荷量都等于某个最小电荷的整数倍,从而证明白电荷是量子化的,并求得了元电荷即电子或质子所带的电荷量e。
如图所示,在A板上方用喷雾器将细油滴喷出,若干油滴从板上的一个小孔中落下,喷出的油滴因摩擦而带负电。已知A、B板间电压为U、间距为d,油滴恰好静止。撤去电场后油滴缓缓下落,最终测出油滴以速度v匀速运动,已知空气阻力正比于速度:f=kv,则油滴所带的电荷量q= 。
某次试验得q的测量值见下表(单位:10-19C):
6.41
8.01
9.65
11.23
12.83
分析这些数据可知: 。
答案: 油滴的带电荷量是1.6×10-19C的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.6×10-19C
解析:(1)mg-q=0,mg-kv=0,解得q=。(2)分析表中数据可知,油滴的带电荷量约为1.6×10-19C的整数倍,故电荷的最小电荷量为1.6×10-19C。
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