2019-2020年高中物理 第三章 原子結(jié)構(gòu)之謎 第一節(jié) 敲開原子的大門自我小測(cè) 粵教版選修3-5.doc

2019-2020年高中物理 第三章 原子結(jié)構(gòu)之謎 第一節(jié) 敲開原子的大門自我小測(cè) 粵教版選修3-51如圖314所示，電子在電勢(shì)差為U1的電場(chǎng)中加速后，垂直射入電勢(shì)差為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()圖314AU1變大、U2變大BU1變小、U2變大CU1變大、U2變小 DU1變小、U2變小2湯姆生認(rèn)為陰極射線中的帶電粒子是電子，而不是原子，是因?yàn)開3顯像管內(nèi)電子槍發(fā)射的電子流為480 A，經(jīng)過1.0104 V電壓的加速后到達(dá)熒光屏，那么每秒鐘有_個(gè)電子到達(dá)熒光屏，每個(gè)電子到達(dá)熒光屏?xí)r所具有的動(dòng)能大小為_4已知電子質(zhì)量為9.11031 kg，電荷量為1.61019 C，當(dāng)氫原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑為0.531010 m時(shí)，求電子繞核運(yùn)動(dòng)的速度、頻率、動(dòng)能和等效的電流(靜電力常量k9.0109 Nm2/C2)5已知電子的質(zhì)量m9.11031 kg，電荷量e1.61019 C，它以初速度v03.0106 m/s沿著與場(chǎng)強(qiáng)垂直的方向射入寬度l6.0102 m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小為E2103 N/C，方向如圖315所示求：圖315(1)電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；(2)電子飛離電場(chǎng)時(shí)速度的大小和方向；(3)電子飛離電場(chǎng)時(shí)發(fā)生的側(cè)移量y.6如圖316所示，在彼此平行的A、B、C三塊金屬板與電源相接，B、A間相距為d1，電壓為U1；B、C間相距為d2，電壓為U2，且U1U2.一個(gè)電子(電荷量為e，質(zhì)量為m)從緊靠A極板處由靜止釋放，經(jīng)過電壓U1加速后沿直線從B極板中央小孔進(jìn)入B、C極板間，不計(jì)重力試求：圖316(1)電子在B、C板之間前進(jìn)的距離L；(2)電子往復(fù)運(yùn)動(dòng)的周期7水平放置的兩塊平行金屬板長(zhǎng)l5.0 cm，兩板間距d1.0 cm，兩板間電壓為90 V，且上板為正，一個(gè)電子沿水平方向以速度v02.0107 m/s從兩板中間射入，如圖317所示，求：圖317(1)電子偏離金屬板的側(cè)位移是多少？(2)電子飛出電場(chǎng)時(shí)的速度是多少？(3)電子離開電場(chǎng)后，打在屏上的P點(diǎn)，若s10 cm，求OP之長(zhǎng)8如圖318所示是顯像管電子束運(yùn)動(dòng)的示意圖設(shè)加速電場(chǎng)兩極間的電勢(shì)差為U，勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為L(zhǎng)，要使電子束從磁場(chǎng)中出來在圖示120范圍內(nèi)發(fā)生偏轉(zhuǎn)(即上下各偏60)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化范圍應(yīng)如何？(電子電荷量e，質(zhì)量m為已知)圖318參考答案1解析：要使電子的偏轉(zhuǎn)角變大，可以有兩種途徑：減小U1使發(fā)射速度減小，從而增加偏轉(zhuǎn)時(shí)間增大U2增加偏轉(zhuǎn)力綜合分析得，B正確答案：B2解析：由電子的發(fā)現(xiàn)過程，我們可知陰極射線中帶電粒子的荷質(zhì)比，比那時(shí)已知質(zhì)量最小的氫離子的荷質(zhì)比都要大2 000倍，再接著，當(dāng)測(cè)得了發(fā)射物質(zhì)的電荷量，用荷質(zhì)比和帶電荷量求出發(fā)射物質(zhì)的質(zhì)量，得出發(fā)射物質(zhì)的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量答案：電子的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量3解析：每秒鐘到達(dá)熒光屏的電荷量：qIt4.80104 Cn31015(個(gè))由動(dòng)能定理得：eUEk0EkeU1.610191.0104 J1.61015 J.答案：310151.61015 J4解析：電子受核的庫侖力為繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，由公式：m，可得ve2.18106 m/s，f6.551015 Hz，Emv22.161018 J，I1.05103 A.答案：2.18106 m/s6.551015 Hz2.161018 J1.05103 A5解析：(1)電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t s2.0108 s.(2)電子在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，沿電場(chǎng)方向加速度a m/s23.51014 m/s2電子飛離電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度分量vat3.510142.0108 m/s7.0106 m/s電子飛離電場(chǎng)時(shí)速度大小為vt m/s7.6106 m/s偏轉(zhuǎn)角的正切值tan2.33偏轉(zhuǎn)角arctan2.3366.8.(3)偏轉(zhuǎn)的側(cè)移量yat23.51014(2.0108)2 m7.0102 m.答案：(1)2.0108 s(2)7.6106 m/s速度方向偏離原方向66.8(3)7.0102 m6解析：(1)電子在平行極板A、B間受電場(chǎng)力加速，在B、C板間克服電場(chǎng)力作用減速由動(dòng)能和電勢(shì)能守恒可知eU1eL0，在B、C板之間前進(jìn)距離Ld2.(2)電子先在A、B板間加速，在B、C板間減速直至速度為零，然后在B、C板間反向加速，在A、B板間反向減速，直至停止；然后又加速，減速做往復(fù)運(yùn)動(dòng)電子在A、B兩板間和B、C兩板間的加速度分別為a1，a2.運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為t1d1，t2電子往復(fù)運(yùn)動(dòng)的周期為T2(t1t2)2()答案：(1)d2(2)2()7解析：電子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力與重力作用，由于電場(chǎng)力F1.441015 N，遠(yuǎn)大于電子的重力(約91030 N)，故只考慮電場(chǎng)力的作用由于沿水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，沿豎直方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，與平拋物體的運(yùn)動(dòng)類似(1)電子在電場(chǎng)中的加速度：a側(cè)位移y0at2，因ty0 m2.5103 m.(2)電子飛出電場(chǎng)時(shí)，水平分速度vxv0，豎直分速度vyat4106 m/s飛出電場(chǎng)時(shí)的速度為v，代入數(shù)據(jù)可得v2.04107 m/s設(shè)v與v0的夾角為，則tan0.2.(3)電子飛出電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)OPy0y0stan(2.51030.10.2) m2.25102 m.答案：(1)2.5103 m(2)v2.04107 m/stan0.2(3)OP2.25102 m8解析：電子在電場(chǎng)中加速有eUmv2電子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有qvB電子向上偏轉(zhuǎn)60角時(shí)其軌跡示意圖如圖所示，由幾何關(guān)系知：R由式可解得B當(dāng)B減小時(shí)，R增大，偏角減小，當(dāng)B反向后，電子向下偏轉(zhuǎn)，其規(guī)律相同，所以，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化范圍為B，方向垂直紙面向里或向外答案：B9圖319是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量的儀器的工作原理示意圖設(shè)法使某有機(jī)化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖示的容器A中，使它受到電子束轟擊，失去一個(gè)電子成為正一價(jià)的分子離子分子離子從狹縫S1以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)(初速不計(jì))，加速后，再通過狹縫S2、S3射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于磁場(chǎng)區(qū)的界面PQ，最后，分子離子打到感光片上，形成垂直于紙面且平行于狹縫S3的細(xì)線若測(cè)得細(xì)線到狹縫S3的距離為d，導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達(dá)式圖3199解析：設(shè)離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，經(jīng)過加速電場(chǎng)時(shí)，由qUmv2得從狹縫S3射入磁場(chǎng)區(qū)域的速度v射入磁場(chǎng)后，受洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于垂直于邊界射入，離子恰經(jīng)過半個(gè)圓，如圖b所示，其圓半徑R，由離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件：qvB，代入式的結(jié)果后，即得離子的質(zhì)量m.答案：m10(探究)用實(shí)驗(yàn)測(cè)定電子的荷質(zhì)比是多少10解析：實(shí)驗(yàn)原理：(1)電子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力作用而偏轉(zhuǎn)，所受的力F電Ee，達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)時(shí)，有偏轉(zhuǎn)的距離at2h.(2)當(dāng)加了勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，電子受洛倫茲力和電場(chǎng)力方向相反，當(dāng)電子不再偏轉(zhuǎn)時(shí)有evBEev，將式代入式得即可得到荷質(zhì)比計(jì)算公式為.答案：把兩個(gè)邊長(zhǎng)相等的金屬板如圖所示放置(金屬板的邊長(zhǎng)為d，兩極板間距為h)，加如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，使陰極射線從如圖位置射入，測(cè)出當(dāng)陰極射線達(dá)到最大偏向時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；保持E不變，再加以垂直電場(chǎng)向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，從小到大不斷增加B，當(dāng)陰極射線可以水平射出時(shí)讀出磁感應(yīng)強(qiáng)度探究結(jié)論：電子荷質(zhì)比.