PAGEPAGE218.1電子的發現1.(2014·泉州高二檢測)關于陰極射線的本質,下列說法正確的是()A.陰極射線本質是氫原子B.陰極射線本質是電磁波C.陰極射線本質是電子流D.陰極射線本質是X射線【解析】選C。陰極射線是原子受激發射出的電子,關于陰極射線是電磁波、X射線都是在研究陰極射線過程中的一些假設,是錯誤的。故C項是正確的。2.(2013·泰州高二檢測)如圖所示,在陰極射線管正上方平行放一根通有強電流的長直導線,則陰極射線將()A.向紙內偏轉 B.向紙外偏轉C.向下偏轉 D.向上偏轉【解析】選D。由安培定則可以判斷陰極射線所在處的磁場方向垂直紙面向外,電子從負極射出向右運動,由左手定則可判定陰極射線(電子)向上偏轉。3.(多選)某大功率用電器在開關切斷瞬間,開關處有電火花,其正確解釋是()A.因為空氣是良導體,電火花是空氣放電形成的B.開關兩端產生的高電壓,使空氣電離放電C.為避免產生電火花,可把開關浸在絕緣油中D.以上說法均不對【解析】選B、C。開關處產生的電火花,是因為用電器切斷電源瞬間由于自感而產生高電壓,高電壓形成的強電場使空氣電離導電,出現電火花,B正確,A錯誤;避免電火花產生的方法是使聚集在開關兩端的正、負電荷慢慢放電,C項的敘述是較好的解決方法。4.(多選)1897年英國物理學家湯姆孫通過對陰極射線的探究,最終發現了電子,由此被稱為“電子之父”,下列關于電子的說法中正確的是()【解析】電子在加速電場U中加速的過程,根據動能定理,有eU=12mv2,解得v=垂直進入磁場后,電子受到的洛倫茲力提供向心力,電子做勻速圓周運動,故有Bev=mv2R,由題意知:R=由以上各式整理可得電子的比荷為em=答案:em=【總結提升】求解電子比荷的關鍵點(1)電子運動速度的確定:一是根據電子在相互垂直的電磁場中做勻速直線運動,由平衡條件求出;二是可根據電場力做功等于電子動能的增量由動能定理解出。(2)電子在磁場中做圓周運動,洛倫茲力提供向心力。1.(多選)如圖所示,從正離子源發射的正離子經加速電壓U加速后進入相互垂直的勻強電場E和勻強磁場B中,發現離子向上偏轉,要使此離子沿直線穿過復合場,則下列說法正確的是()A.增大電場強度E,減小磁感應強度BB.減小加速電壓U,增大電場強度EC.適當地加大加速電壓UD.適當地減小電場強度E【解題指南】解答本題把握以下兩點:(1)加速電場中電場力做的功等于離子動能的增加量。(2)偏轉電磁場中電場力和磁場力平衡時離子做勻速直線運動。【解析】選C、D。正離子進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場區域中,受到的電場力F=qE,方向向上,受到的洛倫茲力F洛=qvB,方向向下,離子向上偏,說明電場力大于洛倫茲力,要使離子沿直線運動,即qE=qvB,則可以使洛倫茲力增大或使電場力減小,增大洛倫茲力的途徑是增大加速電壓U或增大磁感應強度B,減小電場力的途徑是減小電場強度E。選項C、D正確。2.如圖所示,讓一束均勻的陰極射線垂直穿過正交的電磁場,選擇合適的磁感應強度B和電場強度E,帶電粒子將不發生偏轉,然后撤去電場,粒子將做勻速圓周運動,測得其半徑為R,求陰極射線中帶電粒子的比荷。【解析】因為帶電粒子不偏轉,所以受到的電場力與洛倫茲力平衡,即qE=qBv,所以v=EB。撤去電場后,粒子進入磁場做勻速圓周運動,由洛倫茲力提供向心力,qvB=mv2R,所以其半徑為R=mvqB,所以答案:E3.帶電粒子的比荷qm是一個重要的物理量。某中學物理興趣小組設計了一個實驗,探究電場和磁場對電子運動軌跡的影響,以求得電子的比荷,實驗裝置如圖所示。(1)他們的主要實驗步驟如下:A.首先在兩極板M1、M2之間不加任何電場、磁場,開啟陰極射線管電源,射出的電子從兩極板中央通過,在熒光屏的正中心處觀察到一個亮點。B.在M1、M2兩極板間加合適的電場:加上極性如圖所示的電壓,并逐步調節增大,使熒光屏上的亮點逐漸向熒光屏下方偏移,直到熒光屏上恰好看不見亮點為止,記下此時外加電壓為U。請問本步驟的目的是什么?C.保持步驟B中的電壓U不變,對M1M(2)根據上述實驗步驟,同學們正確推算出電子的比荷與外加電場、磁場及其他相關量的關系為qm=UB【解析】依據運動的帶電粒子在電場中受電場力和在磁場中受洛倫茲力,兩者平衡列方程求比荷。(1)B中熒光屏上恰好看不到亮點說明電子剛好落在正極板的近熒光屏的邊緣,目的是利用極板間的距離d表示比荷qm(2)不正確。電子的比荷qm答案:見解析4.(2013·揚州高二檢測)把兩個邊長相等的金屬板如圖放置(金屬板的邊長為d,兩極板間距為h),加如圖所示的勻強電場E,使陰極射線從兩板中間位置射入,測出當陰極射線達到最大偏向時的電場強度E的大小;保持E不變,再加以垂直電場向外的勻強磁場,從小到大不斷增加磁感應強度,當陰極射線可以水平射出時讀出磁感應強度為B。證明電子的比荷em=EhB2【解析】只存在勻強電場時,電子在電場中做類平拋運動,根據相關知識列出方程垂直于電場方向:t=d沿電場方向:12h=12加上磁場后,電子做勻速直線運動:eE=ev0B聯立上述方程得:em=E答案:見解析5.電子所帶電量的精確數值最早是由美國物理學家密立根通過油滴實驗測得的。他測定了數千個帶電油滴的電量,發現這些電量都等于某個最小電量的整數倍。這個最小電量就是電子所帶的電量。密立根實驗的原理如圖所示,A、B是兩塊平行放置的水平金屬板,A板帶正電,B板帶負電。從噴霧器噴出的小油滴落到A、B兩板之間的電場中,小油滴由于摩擦而帶負電,當調節A、B兩板間的電壓為U時,可使油滴勻速下降。已知油滴可看成球體,密度為ρ,下降的速度大小為v,受到空氣的阻力f=kπr2v