4.1 电子的发现与汤姆孙原子模型 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

第1节 电子的发现与汤姆孙原子模型 同步练习 一、选择题: 1．英国物理学家汤姆孙通过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．汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的电荷量 2．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是(　　) A．阴极射线的本质是紫外线 B．阴极射线的本质是红外线 C．阴极射线的本质是X射线 D．阴极射线的本质是电子流 3．关于汤姆孙原子模型的说法正确的是(　　) A．汤姆孙原子模型的提出是以严格的实验为基础的 B．汤姆孙认为原子是实心的 C．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在原子的中心 D．汤姆孙通过实验发现了质子 4．1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是(　　) A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷 B．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子 C．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的 D．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19 C 5．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 6．下列说法错误的是(　　) A．电子是原子的组成部分 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 7．如图所示，阴极射线管的玻璃管内已经抽成真空，当左右两个电极连接到高压电源时，阴极会发射电子，电子在电场的加速下飞向阳极，挡板上有一个扁平的狭缝，电子飞过挡板后形成一个扁平的电子束，长条形的荧光板在阳极端稍稍倾向轴线，电子束射到荧光板上，显示出电子束的径迹，现在用该装置研究磁场对运动电荷的作用的实验，下列对该实验的说法正确的是(　　) A．没有施加磁场时，电子束的径迹是一条抛物线 B．若图中左侧是阴极射线管的阴极，加上图示的磁场，电子束会向上偏转 C．施加磁场后，根据电子束在磁场中运动径迹和磁场方向，可由相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性 D．施加磁场后，结合阴极射线管的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以判断出磁场的方向，但无法判断出磁场的强弱 8.人们对原子结构的认识有一个不断深化的过程，下列先后顺序中符合史实的是(　　) ①道尔顿提出的原子论　②德谟克利特的古典原子论　③汤姆孙提出的“葡萄干面包”原子模型 A．①②③ B．②①③ C．③②① D．③①② 9．(多选)汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”．关于电子的说法正确的是(　　) A．任何物质中均有电子 B．不同的物质中具有不同的电子 C．电子的质量比最轻的氢原子的质量小得多 D．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元 10．(多选)汤姆孙提出原子的“葡萄干面包”模型的主要依据是(　　) A．原子构成中有质子 B．原子构成中有电子 C．整个原子是电中性的 D．原子构成中有中子 2． 计算题： 11．如图所示，让一束均匀的阴极射线从两极板正中间垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B和两极之间的电压U，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，并垂直打到极板上，两极板之间的距离为d，求阴极射线中带电粒子的比荷． 12.汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示．真空管内的阴极K发出的电子(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过小孔C沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域内．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点(O′点与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计)．此时，在P和P′间的区域内，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为l1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为l2． (1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小． (2)推导出电子的比荷的表达式． (3)上述实验中，未记录阴极K与阳极A之间的加速电压U0，根据上述实验数据能否推导出U0的表达式？说明理由． 参考答案： 1.A　[阴极射线在电场中偏向正极板一侧，因此阴极射线应该带负电荷，A正确；阴极射线在磁场中受力情况跟负电荷受力情况相同，B错误；不同材料所产生的阴极射线的比荷相同，C错误；汤姆孙并没有直接测到阴极射线粒子的电荷量，D错误。] 2.D　[阴极射线的本质是带电的粒子流，即电子流．故D项正确．] 3.B　[汤姆孙原子模型是在一定的实验和理论基础上假想出来的，不是以严格的实验为基础的，A错误；汤姆孙认为，原子是球体，原子带正电的部分应充斥整个球体内，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，B正确，C错误；汤姆孙发现了电子，并没有发现质子，D错误．] 4.ACD 5.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。] 6.D　[电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的，选项A正确；电子电荷的精确测定是由密立根通过著名的“油滴实验”做出的，其测得电子电荷的值约为1.602×10－19 C，选项B、C正确；电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，选项D错误．] 7.C　[没有施加磁场时，电子束的径迹是一条直线，选项A错误；若图中左侧是阴极射线管的阴极，加上图示的磁场，根据左手定则可知，电子束会向下偏转，选项B错误；施加磁场后，根据电子束在磁场中运动径迹和磁场方向，可由左手定则以及相关知识判断出阴极射线管两个电极的极性，根据轨迹的偏转程度可判断磁场的强弱，选项C正确，D错误。] 8.B　[对于探索构成物质的最小微粒，古希腊哲学家德谟克利特建立了早期的原子论，19世纪初，道尔顿提出了原子论，汤姆孙发现电子后，提出了“葡萄干面包”模型，故选项B正确．] 9.ACD　[汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为相同的粒子——电子，所以选项A正确，B错误；电子是构成物质的基本单元，其质量是氢原子质量的，故选项C、D均正确．] 10.BC　[汤姆孙发现了原子内有带负电的电子，而原子呈电中性，可见原子内还有带正电的物质，汤姆孙并不知道里面的结构，只是猜想出了“葡萄干面包”模型．] 11.[解析]　设阴极射线粒子的电荷量为q，质量为m， 则在电磁场中由平衡条件得：q＝qvB，　　① 撤去电场后，由牛顿第二定律得qvB＝，　　② R＝，　　③ 解①②③得：＝． [答案]　 12.[解析]　(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v， 则evB＝eE，得v＝，又E＝，得v＝． (2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，在竖直方向做匀加速运动，加速度a＝， 电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间t1＝， 电子在电场中运动，竖直向上偏转的距离d1＝at＝， 离开电场时竖直向上的分速度v⊥＝at1＝， 电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏，则t2＝， t2时间内向上运动的距离d2＝v⊥t2＝， 电子向上的总偏转距离d＝d1＋d2＝（l1l2＋） 可解得＝． (3)能．由动能定理可得eU0＝mv2－0，已知v和的表达式， 可推导出U0的表达式． [答案]　(1)　(2)　(3)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $