第4章 第1节 电子的发现-课后达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册教用课件(教科版)

第1节　课后达标检测 1．(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．通过实验测出电子的比荷和电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量 3 4 5 6 7 8 9 2 1 √ √ 课后达标检测 解析：电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的，电荷是量子化的也是密立根发现的，A、C错误，B正确； 3 4 5 6 7 8 9 2 1 课后达标检测 2．(多选)关于电子的发现，下列说法正确的是(　　) A．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成 B．电子的发现，说明原子具有一定的结构 C．在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒 D．原子对外显电中性，电子带负电，使人们意识到原子内应该还有带正电的部分 3 4 5 6 7 8 1 9 2 √ √ √ 课后达标检测 解析：发现电子时，人们对原子的结构仍然不清楚，但它使人们意识到电子应该是原子的组成部分，故A错误，B正确； 在电子被人类发现前，人们认为原子是组成物质的最小微粒，C正确； 原子对外显电中性，而电子带负电，使人们意识到原子中应该还有其他带正电的部分，D正确。 3 4 5 6 7 8 1 9 2 课后达标检测 3．(多选)1897年英国物理学家汤姆孙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”，下列关于电子的说法正确的是(　　) A．任何物质中均有电子 B．不同物质中具有不同性质的电子 C．电子质量是质子质量的1 836倍 D．电子是一种粒子，是比原子更基本的物质单元 4 5 6 7 8 1 9 2 3 √ √ 课后达标检测 解析：汤姆孙用不同的材料做阴极，都能发现阴极射线且阴极射线均为同一物质——电子，这说明任何物质中均含有电子，A正确，B错误； 4 5 6 7 8 1 9 2 3 课后达标检测 4．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时的辉光放电现象 B．阴极射线是在真空管内由正极发出的电子流 C．阴极射线粒子的电荷量大小与氢离子相同 D．阴极射线的比荷比氢原子的比荷小 解析：阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，故A、B错误； 阴极射线是电荷量大小与氢离子相同，而质量比氢离子小得多的粒子，故C正确； 阴极射线本质是电子流，故其比荷比氢原子比荷大，故D错误。 3 5 6 7 8 1 9 2 4 √ 课后达标检测 5．如图所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的电场，出电场时打在屏上P点，经测量O′P为X0，求电子的比荷。 3 4 6 7 8 1 9 2 5 课后达标检测 3 4 6 7 8 1 9 2 5 课后达标检测 6．(多选)汤姆孙的气体放电管的示意图如图所示，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之间加上垂直于纸面向里的磁场，则阴极射线不偏转 3 4 5 7 8 1 9 2 6 √ √ 课后达标检测 解析：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，C正确，B错误； 加上磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，D错误； 当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，A正确。 3 4 5 7 8 1 9 2 6 课后达标检测 7．密立根实验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电。从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中。小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N/C，油滴半径是1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3。求油滴所带的电荷量；这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(π取3.14，重力加速度g取9.8 m/s2，e取1.6×10－19 C) 3 4 5 6 8 1 9 2 7 课后达标检测 答案：8.02×10－19 C　5 3 4 5 6 8 1 9 2 7 课后达标检测 8．如图所示，初速度可忽略不计的电子经加速电场加速后从小孔O进入磁感应强度为B的有界匀强磁场，磁场宽度为l，射出磁场时电子的偏转角为α。已知加速电场电势差为U，求电子的比荷。 3 4 5 6 7 1 9 2 8 课后达标检测 3 4 5 6 7 1 9 2 8 课后达标检测 9．电子的电荷量最早由美国科学家密立根通过油滴实验测出，如图所示，两块水平放置的平行金属板的上、下极板与电源正负极相接，上、下极板分别带正、负电荷，油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带负电，油滴进入上极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，两金属板间距为d，重力加速度为g，不计空气阻力和浮力。 3 4 5 6 7 8 1 2 9 课后达标检测 (1)调节两板的电势差u，当u＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，求油滴所带的电荷量q。 3 4 5 6 7 8 1 2 9 课后达标检测 (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时，经过时间t运动到下极板，求此油滴的电荷量Q。 3 4 5 6 7 8 1 2 9 课后达标检测 3 4 5 6 7 8 1 2 9 课后达标检测 测出电子比荷的值 eq \f(e,m) 和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，D正确。 根据对电子比荷的测定可知，电子电荷量和氢原子核的电荷量相同，电子的质量远小于质子质量，是质子质量的 eq \f(1,1 836) ，电子是一种粒子，并且电子是比原子更基本的物质单元，C错误，D正确。 解析：由于电子进入电场中做类平抛运动，沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动。 满足X0＝ eq \f(1,2) at2＝ eq \f(1,2) eq \f(e\f(U,d),m) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,v0))) eq \s\up12(2) ＝2,0) eq \f(eUl2,2dmv) 则 eq \f(e,m) ＝2,0) eq \f(2dX0v,Ul2) 。 答案：2,0) eq \f(2dX0v,Ul2) 解析：小油滴质量m＝ρV＝ρ· eq \f(4,3) πr3 由题意得mg＝Eq 联立解得q＝ eq \f(ρ·4πr3g,3E) ＝ eq \f(0.851×103×4×3.14×（1.64×10－6）3×9.8,3×1.92×105) C ≈8.02×10－19 C 则倍数为 n＝ eq \f(q,e) ＝ eq \f(8.02×10－19,1.6×10－19) ≈5。 解析：在加速电场中由动能定理得 eU＝ eq \f(1,2) mv2 在匀强磁场中由牛顿第二定律得 evB＝ eq \f(mv2,R) 如图所示，由几何关系得 R＝ eq \f(l,sin α) 解得 eq \f(e,m) ＝ eq \f(2U sin2α,B2l2) 。 答案： eq \f(2U sin2α,B2l2) 解析：油滴匀速下落过程受到的电场力和重力平衡，由平衡条件得q eq \f(U0,d) ＝m1g，得q＝ eq \f(m1gd,U0) 。 答案： eq \f(m1gd,U0) 　 解析：油滴加速下落，其所带电荷量为Q，因油滴带负电，则油滴所受的电场力方向向上，设此时加速度的大小为a，由牛顿第二定律和运动学公式得 m2g－Q eq \f(U,d) ＝m2a，d＝ eq \f(1,2) at2， 解得Q＝ eq \f(m2d,U) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(2d,t2))) 。 答案： eq \f(m2d,U) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(2d,t2))) $