第十八章　原子結(jié)構(gòu)
訓(xùn)練1　電子的發(fā)現(xiàn)

1．關(guān)于陰極射線(xiàn)的性質(zhì)，判斷正確的是 (　　)
A．陰極射線(xiàn)帶負(fù)電
B．陰極射線(xiàn)帶正電
C．陰極射線(xiàn)的比荷比氫原子比荷大
D．陰極射線(xiàn)的比荷比氫原子比荷小
2．如圖1所示，一只陰極射線(xiàn)管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方放一通電直導(dǎo)線(xiàn)AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線(xiàn)徑跡下偏，則 (　　)

圖1
A．導(dǎo)線(xiàn)中的電流由A流向B
B．導(dǎo)線(xiàn)中的電流由B流向A
C．如要使電子束的徑跡向上偏，可以通過(guò)改變AB中電流 方向來(lái)實(shí)現(xiàn)
D．電子的徑跡與AB中電流的方向無(wú)關(guān)
3．下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A．電子是原子核的組成部分
B．電子電荷的精確測(cè)定最早是由密立根通過(guò)著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”實(shí)現(xiàn)的
C．電子電荷量的數(shù)值約為1.602×10－19 C
D．電子質(zhì)量與電荷量的比值稱(chēng)為電子的比荷

4．如圖2是陰極射線(xiàn)管示意圖．接通電源后，陰極射線(xiàn)由陰極沿x軸正方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線(xiàn)．要使熒光屏上的亮線(xiàn)向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是 (　　)

圖2
A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向
B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸正方向
C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向
D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向
5．圖3為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A為發(fā)射熱電子的陰極，K為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽(yáng)極，A、K間電壓為U，電子離開(kāi)陰極時(shí)的速度可以忽略，電子 經(jīng)加速后從K的 小孔中射出的速度大小為v.下面的說(shuō)法中正確的是 (　　)

圖3
A．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開(kāi)K時(shí)的速度變?yōu)?v
B．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開(kāi)K時(shí)的速度變?yōu)関2
C．如果A 、K間距離保持不變 而電壓減半，則電子離開(kāi)K時(shí)的速度變?yōu)関2
D．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開(kāi)K時(shí)的速度變?yōu)?2v
6．亥姆霍茲線(xiàn)圈是一對(duì)彼此平行串聯(lián)的共軸圓形線(xiàn)圈，兩線(xiàn)圈大小相同，線(xiàn)圈之間距離d正好等于圓形 線(xiàn)圈的半徑R，如圖4所示．這種線(xiàn)圈的特點(diǎn)是能在其公共軸線(xiàn)中點(diǎn)O附近產(chǎn)生近似勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與線(xiàn)圈中的電流成正比，即B＝kI.電子槍將燈絲溢出的電子經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直射入上述勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，測(cè)得電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，試求電子的比荷．

圖4
7．帶電粒子的比荷qm是一個(gè)重要的物理量． 某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，以求得電子的比荷，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示．

圖5
(1)他們的 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．首先在兩極板M1、M2之間不加任何電場(chǎng)、磁場(chǎng)，開(kāi)啟陰極射線(xiàn)管電源，射出的電子
從兩極板中央通過(guò)，在熒光屏的正中心處觀(guān)察到一個(gè)亮點(diǎn)；
B．在M1、M2兩極板間 加合適的電場(chǎng)：加上極性如圖所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使
熒光屏上的亮點(diǎn)逐漸向熒光屏下方偏移，直到熒光屏上恰好看不見(jiàn)亮點(diǎn)為止，記下此
時(shí)外加電壓為U.請(qǐng)問(wèn)本步驟的目的是什么？
C．保持步驟B中的電壓U不變，對(duì)M1M2區(qū)域加一個(gè)大小、方向合適的磁場(chǎng)B，使熒光
屏正中心重現(xiàn)亮點(diǎn)，試問(wèn)外加磁場(chǎng)的方向如何？
(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，同學(xué)們正確推算出電子的比荷與外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其他相關(guān)量的關(guān)系為qm＝UB2d2.一位同學(xué)說(shuō)，這表明電子的比荷將由外加電 壓決定，外加電壓越大則電子的比荷越大，你認(rèn)為他的說(shuō)法正確嗎？為什么？

8．湯姆孫1897年用陰極射線(xiàn)管測(cè)量了電子的比荷(電子電荷量與質(zhì)量之比)，其實(shí)驗(yàn)原理如圖6所示．電子流平行于極板射入，極板P、P′間同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向里 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí)，電子流不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；極板間只存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí)，電子流穿出平行板電容器時(shí)的偏向角θ＝115 rad.已知極板長(zhǎng)L＝3.0×10－2 m，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E＝1.5×104 V/m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝5.0×10－4 T．求電子的比荷．

圖6

答案
1．AC　2．BC　3．BC　4．B　5．D　
6.2UkIr2
7．見(jiàn)解析
解析　依據(jù)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力和在磁場(chǎng)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(diǎn)說(shuō)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.C中由于要求洛倫茲力方向向上，根據(jù)左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直電場(chǎng)方向向外(垂直于紙面向外)．
(2)不正確，電子的比荷qm是電子的固有參數(shù)，與測(cè)量所加U、B以及極板間距離d無(wú) 關(guān)．
8．1.3×1011 C/kg