电子的发现(25分钟50分)选择题(本题共4小题，每题7分，共28分)1.(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子并被称为“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，并求出了电子的比荷B.汤姆孙通过光电效应的研究发现了电子C.电子的质量是质子质量的1836倍D.汤姆孙通过对用不同材料作阴极发出的射线的研究，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元【解析】选A、D。汤姆孙研究阴极射线发现了电子，并求出了电子的电荷，选项A正确，选项B错误。电子质量是质子质量的，选项C错误。汤姆孙证明了电子是原子的组成部分，选项D正确。2.(多选)电子枪发射出的电子打在荧光屏上时，会在那里产生一个亮斑，如果在荧光屏上得到如图所示的亮斑P，那么示波管中的()A.极板X应带正电B.极板X′应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y′应带正电【解析】选B、C。因为电子向Y及X′方向偏转，故极板Y、极板X′应带正电。正确选项为B、C。3.密立根油滴实验装置如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间电压为U，形成竖直向下、场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A.悬浮油滴带正电B.悬浮油滴的电荷量为C.增大场强，悬浮油滴将向上运动D.油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍【解析】选C。带电油滴在两板间静止时，受竖直向下的重力和竖直向上的电场力，则油滴应带负电，A项错误；qE=mg，即q=mg，所以q=，B项错误；当E变大时，qE变大，原来悬浮的油滴所受合力向上，油滴向上运动，C项正确；任何带电物体的电荷量都是电子电荷量的整数倍，D项错误。4.如图为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v。下面的说法中正确的是()A.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为C.如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为D.如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v【解析】选D。对电子从A到K的过程应用动能定理得eU=mv2-0，所以电子离开K时的速度取决于A、K之间电压的大小，选项A、B错误；如果电压减半，则v应变为原来的，选项C错误，D正确。【能力挑战区】5.(22分)测量电子比荷的一种精确测量方法是双电容法。如图所示，在真空管中由阴极K发射电子，其初速度可忽略，此电子被阳极A与阴极K间的电场加速后穿过屏障D1上的小孔，然后依次穿过电容器C1、屏障D2和第二个电容器C2而射到荧光屏F上。阳极A与阴极K间的电压为U，在电容器C1、C2上加有完全相同的交流电压，交流电压的频率为f。选择频率f使电子打在荧光屏上的亮点不发生偏转，由此可测得电子的比荷为多少？【解析】设电子经电场加速以后的速度为v0，根据动能定理得eU=m。要使电子通过电容器C1、C2后打在荧光屏上的亮点不发生偏转，则电子在电容器C1、C2中运动时，电容器C1、C2的电压刚好为零。所以电子由C1运动到C2的时间为t=n=n(n=1，2，3，4，…)，而t=，所以=(n=1，2，3，4，…)答案：(n=1，2，3，4，…)【补偿训练】1.为了测定带电粒子的比荷，让这个带电粒子垂直电场方向飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直于粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来的方向，求为多少？【解析】设带电粒子以速度v0垂直电场方向进入匀强电场，则d=at2=①此带电粒子垂直入射到正交的电磁场区域时不发生偏转，由平衡条件qE=qv0B得v0=②由①②两式得=解得=。答案：2.在研究性学习中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图所示。abcd是一个长方形盒子，在ad边和cd边上各开有小孔f和e，e是cd边上的中点，荧光屏M贴着cd放置，能显示从e孔射出的粒子落点位置。盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可以忽略。粒子经过电压为U的电场加速后，从f孔垂直于ad边射入盒内。粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出