【知识点梳理】
1.带电粒子比荷(粒子电荷量与质量之比)的测定方法
①让带电粒子通过相互垂直的匀强电场和匀强磁场,让其做匀速直线运动(即使电场力与洛伦兹力大小相等),根据二力平衡,F洛=F电(即qvB=qU/d),得到粒子的运动速度v=U/dB.
②撤去匀强电场,保留匀强磁场,让带电粒子单纯地在匀强磁场中运动,由洛伦兹力提供向心力,即qvB=mv2/r,得q/m=v/Br=U/dB2r,其中r据轨迹偏转情况,由几何知识求得。
【同步习题】
1、关于阴极射线的实质,下列说法正确的是( )
A.阴极射线实质是氢原子
B.阴极射线实质是电磁波
C.阴极射线实质是电子
D.阴极射线实质是X射线
【答案】C
【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子.关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设,是错误的
2、(多选)下面对阴极射线的认识正确的是( )
A.阴极射线是由阴极发出的粒子撞击管端玻璃壁上的荧光粉而产生的
B.只要阴阳两极间加有电压,就会有阴极射线产生
C.阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线
D.阴阳两极间加有高电压时,电场很强,阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极
【答案】CD
【解析】阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线,故A错误,C正确;只有当两极间有高电压且阴极接电源负极时,阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线,故B错误,D正确
3、下列说法中正确的是( )
A.汤姆孙精确地测出了电子电荷量e=1.602×10-19 C
B.电子电荷量的精确值是卢瑟福测出的
C.物体所带电荷量可以是任意值
D.物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍
【答案】D
【解析】密立根通过油滴实验精确测得了电子的电荷量并提出了电荷量是量子化的,A、B错误;物体所带电荷量的最小值是e,所带电荷量只能是元电荷的整数倍,C错误,D正确
4、(多选)一只阴极射线管,左侧不断有电子射出,若在管的正下方放一通电直导线AB时,发现射线径迹下偏,如图所示.则( )
A.导线中的电流由A流向B
B.导线中的电流由B流向A
C.若要使电子束的径迹向上偏,可以通过改变AB中电流的方向来实现
D.电子的径迹与AB中电流的方向无关
【答案】BC
【解析】在阴极射线管中射出的阴极射线是带负电的电子流,在导线AB形成的磁场中向下偏转,由左手定则可知磁场是垂直纸面向里的,根据安培定则可知导线AB中的电流是由B流向A的,A错,B对;通过改变AB中的电流方向可以改变磁场方向从而使阴极射线的受力方向向上,使电子束的径迹向上偏,C对;由此可知电子束的径迹与AB中的电流方向即AB形成的磁场方向有关,D错
5、在再现汤姆孙测阴极射线比荷的实验中,采用了如图所示的阴极射线管,从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后,水平射入长度为L的D、G平行板间,接着在荧光屏F中心出现光斑.若在D、G间加上方向向上、场强为E的匀强电场,阴极射线将向下偏转;如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出),光斑恰好回到荧光屏中心,接着再去掉电场,阴极射线向上偏转,偏转角为θ,试解决下列问题:
(1)说明阴极射线的电性
(2)说明图中磁场沿什么方向
(3)根据L、E、B和θ,求出阴极射线的比荷
【答案】(1)负电 (2)垂直纸面向外 (3)Esinθ/B
2L
【解析】
(1)由于阴极射线在电场中向下偏转,因此阴极射线受电场力方向向下,又由于匀强电场方向向上,则电场力的方向与电场方向相反,所以阴极射线带负电。
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向上的洛伦兹力,而与电场力平衡,由左手定则得磁场的方向垂直纸面向外。
(3)设此射线带电荷量为q,质量为m,当射线在D、G间做匀速直线运动时,有qE=Bqv.当射线在D、G间的磁场中偏转时,如图所示,有Bqv=mv
2/r.同时又有L=r•sin θ,解得q/m=Esinθ/B
2L。
6、密立根油滴实验原理如图所示,两块水平放置的金属板分别与电源的正、负极相接,板间距离为d,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mg/U
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
【答案】C
【解析】带电油滴在两板间静止时,电场力向上,应带负电,A项错误;qE=mg,即qUd=mg,所以q=mgd/U,B项错误;当E变大时,qE变大,合力向上,油滴将向上运动,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