eq \f( 基礎(chǔ)鞏固練,?25分鐘·滿分60分? )
一、選擇題(本題共10小題，每題5分，共50分)
1．關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是( D )
A．陰極射線的本質(zhì)是紫外線B．陰極射線的本質(zhì)是紅外線
C．陰極射線的本質(zhì)是X射線D．陰極射線的本質(zhì)是電子流
解析：陰極射線的本質(zhì)是帶電的粒子流，即電子流。故D項正確。
2．如圖所示，在陰極射線管正上方平行放一通有強(qiáng)電流的長直導(dǎo)線，則陰極射線將( D )
A．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)B．向紙外偏轉(zhuǎn)
C．向下偏轉(zhuǎn) D．向上偏轉(zhuǎn)
解析：通電直導(dǎo)線的電流方向向左，由安培定則可判斷導(dǎo)線下方的磁場垂直于紙面向外，組成陰極射線的粒子是電子，電子向右運(yùn)動，由左手定則可知電子向上偏轉(zhuǎn)。故選D。
3．(2021·山東海岳中學(xué)高二下學(xué)期期中)關(guān)于陰極射線，下列說法正確的是( D )
A．陰極射線是一種電磁輻射
B．陰極射線是在真空管內(nèi)由陰極發(fā)出的光子流
C．陰極射線是組成物體的原子
D．陰極射線可以直線傳播，也可被電場、磁場偏轉(zhuǎn)
解析：陰極射線是由陰極直接發(fā)出的電子流，可被電場、磁場偏轉(zhuǎn)，A、B、C錯誤，D正確。
4．向熒光屏上看去，電子向我們飛來，在偏轉(zhuǎn)線圈中通過如圖所示的電流，電子的偏轉(zhuǎn)方向為( A )
A．向上B．向下
C．向左 D．向右
解析：根據(jù)安培定則，環(huán)形磁鐵右側(cè)為N極、左側(cè)為S極，在環(huán)內(nèi)產(chǎn)生水平向左的勻強(qiáng)磁場，利用左手定則可知，電子向上偏轉(zhuǎn)，選項A正確。
5．(2021·黑龍江哈爾濱三中高二下學(xué)期月考)在α粒子散射實(shí)驗中，使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力應(yīng)屬于( B )
A．萬有引力B．庫侖力
C．安培力 D．洛倫茲力
解析：使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對α粒子產(chǎn)生的庫侖力，故B正確。
6．在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗中，某一α粒子經(jīng)過某一原子核附近時的軌跡如圖中實(shí)線所示。圖中P、Q為軌跡上的點(diǎn)，虛線是過P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平面分為四個區(qū)域。不考慮其他原子核對該α粒子的作用，那么關(guān)于該原子核的位置，下列說法中正確的是( A )
A．可能在①區(qū)域B．可能在②區(qū)域
C．可能在③區(qū)域 D．可能在④區(qū)域
解析：α粒子帶正電，原子核也帶正電，對靠近它的α粒子產(chǎn)生斥力，故原子核不會在④區(qū)域；如原子核在②、③區(qū)域，α粒子會向①區(qū)域偏；如原子核在①區(qū)域，可能會出現(xiàn)題圖所示的軌跡。
7．(2021·山東省淄川中學(xué)高二下學(xué)期月考)盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔實(shí)驗，獲得了重要發(fā)現(xiàn)，關(guān)于α粒子散射實(shí)驗的結(jié)果，下列說法正確的是( C )
A．證明了質(zhì)子的存在
B．證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的
C．證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里
D．說明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動
解析：α粒子散射實(shí)驗發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核。數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測核內(nèi)存在中子，所以C對，A、B錯；玻爾提出了電子軌道量子化，D錯。
8．在盧瑟福進(jìn)行的α粒子散射實(shí)驗中，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是( B )
A．正電荷在原子中是均勻分布的
B．原子的正電荷以及絕大部分質(zhì)量都集中在一個很小的核上
C．原子中存在帶負(fù)電的電子
D．原子核中有中子存在
解析：α粒子散射實(shí)驗證明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，盧瑟福認(rèn)為只有原子的幾乎全部質(zhì)量和正電荷都集中在原子中心的一個很小的區(qū)域，才有可能出現(xiàn)α粒子的大角度散射，選項B正確。
9．(多選)1897年英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并被稱為“電子之父”，下列關(guān)于電子的說法正確的是( AD )
A．湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中的運(yùn)動得出了陰極射線是帶負(fù)電的粒子的結(jié)論，并求出了陰極射線的比荷
B．湯姆孫通過光電效應(yīng)的研究，發(fā)現(xiàn)了電子
C．電子的質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1 836倍
D．湯姆孫通過對不同材料做陰極發(fā)出的射線研究，并研究光電效應(yīng)等現(xiàn)象，說明電子是原子的組成部分，是比原子更小的基本的物質(zhì)單元
解析：湯姆孫和他的學(xué)生不十分精確地測出陰極射線的電荷及比荷。
10．(多選)下面對陰極射線的認(rèn)識正確的是( CD )
A．陰極射線是由陰極發(fā)出的粒子撞擊玻璃管壁上的熒光粉而產(chǎn)生的
B．只要陰陽兩極間加有電壓，就會有陰極射線產(chǎn)生
C．陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極發(fā)出的射線
D．陰陽兩極間加有高壓時，電場很強(qiáng)，陰極中的電子受到很強(qiáng)的庫侖力作用而脫離陰極
解析：陰極射線是由陰極直接發(fā)出的，故A錯誤；只有當(dāng)兩極間有高壓且陰極接電源負(fù)極時，陰極中的電子才會受到足夠大的庫侖力作用而脫離陰極產(chǎn)生陰極射線，故B錯誤，D正確；陰極射線是真空玻璃管內(nèi)由陰極發(fā)出的射線，C正確。
二、非選擇題(共10分)
11．(10分)如圖所示，電子以初速度v0從O點(diǎn)進(jìn)入長為l、板間距離為d、電勢差為U的平行板電容器中，出電場時打在屏上P點(diǎn)，經(jīng)測量O′P距離為Y0，求電子的比荷。
答案：eq \f(2dY0v\\al(2,0),Ul2)
解析：由于電子在電場中做類平拋運(yùn)動，沿電場線方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，滿足
Y0＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)eq \f(e\f(U,d),m)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(l,v0)))2＝eq \f(eUl2,2dmv\\al(2,0))
則eq \f(e,m)＝eq \f(2dY0v\\al(2,0),Ul2)
eq \f( 能力提升練,?20分鐘·滿分40分? )
一、選擇題(本題共3小題，每題7分，共21分)
1．(2020·廣州大學(xué)附中高二下學(xué)期期末)如圖，在α粒子散射實(shí)驗中，圖中實(shí)線表示α粒子運(yùn)動軌跡，假定金原子核位置固定，a、b、c為某條軌跡上的三個點(diǎn)，其中a、c兩點(diǎn)距金原子核的距離相等( D )
A．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗提出了能量量子化理論
B．大多數(shù)α粒子擊中金箔后幾乎沿原方向返回
C．從a經(jīng)過b運(yùn)動到c的過程中α粒子的電勢能先減小后增大
D．α粒子經(jīng)過a、c兩點(diǎn)時動能相等
解析：盧瑟福通過對α粒子散射實(shí)驗的研究，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，普朗克根據(jù)黑體輻射的規(guī)律第一次提出了能量量子化理論，故選項A錯誤；根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象可知，大多數(shù)α粒子擊中金箔后幾乎沿原方向前進(jìn)，故選項B錯誤；α粒子受到電場力作用，根據(jù)電場力做功特點(diǎn)可知α粒子從a經(jīng)過b運(yùn)動到c的過程中電場力先做負(fù)功后做正功，所以α粒子的電勢能先增大后減小，故選項C錯誤；可知α粒子在a、c兩點(diǎn)動能相等，故選項D正確。
2．(多選)如圖是密立根油滴實(shí)驗的示意圖。油滴從噴霧器嘴噴出，落到圖中的勻強(qiáng)電場中，調(diào)節(jié)兩板間的電壓，通過顯微鏡觀察到某一油滴靜止在電場中，下列說法正確的是( AD )
A．油滴帶負(fù)電
B．油滴質(zhì)量可通過天平來測量
C．只要測出兩板間的距離和電壓就能求出油滴所帶的電荷量
D．該實(shí)驗測得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍
解析：由圖知，電容器板間電場方向向下，油滴所受的電場力向上，則知油滴帶負(fù)電，故選項A正確；油滴的質(zhì)量很小，不能通過天平測量，故選項B錯誤；根據(jù)油滴受力平衡得mg＝qE＝qeq \f(U,d)，得q＝eq \f(mgd,U)，所以要測出兩板間的距離、電壓和油滴的質(zhì)量才能求出油滴所帶的電荷量，故選項C錯誤；根據(jù)密立根油滴實(shí)驗研究可知，該實(shí)驗測得油滴所帶電荷量等于元電荷的整數(shù)倍，故選項D正確。
3．(多選)(2021·廣西壯族自治區(qū)柳州市高二下學(xué)期月考)圖為盧瑟福和他的同事們做的α粒子散射實(shí)驗裝置示意圖，以下說法中正確的是( AC )
A．選擇金箔的理由是“金”這種原子具有較大的核電荷數(shù)和優(yōu)良的延展性能
B．觀察到α粒子多數(shù)進(jìn)入A，少數(shù)進(jìn)入B，沒有進(jìn)入C和D的
C．原子的直徑大小約為原子核的直徑大小的10萬倍
D．實(shí)驗裝置可以不抽成真空
解析：A項：α粒子散射實(shí)驗中，選用金箔是因為金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔，α粒子很容易穿過，還有其原子序數(shù)大，α粒子與金核間的庫侖力大，發(fā)生偏轉(zhuǎn)時明顯，故A正確；B項：大多數(shù)α粒子基本不偏折，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏折，所以有α粒子進(jìn)入C和D，故B錯誤；C項：原子直徑的數(shù)量級為10－10 m，原子核直徑的數(shù)量級為10－15 m，所以原子的直徑大小約為原子核的直徑大小的10萬倍，故C正確；D項：實(shí)驗裝置一定要抽成真空，原因主要是由于α粒子的電離作用，若在空氣中由于電離粒子只能前進(jìn)幾厘米，故D錯誤。
二、非選擇題(共19分)
4．(9分)(2021·山東濰坊七中高二下學(xué)期檢測)如圖所示，電子由靜止從O點(diǎn)經(jīng)電場U加速后垂直射入勻強(qiáng)磁場B，經(jīng)偏轉(zhuǎn)后打在MN板的P點(diǎn)，射入點(diǎn)到P點(diǎn)的距離為d，求電子的比荷eq \f(q,m)的表達(dá)式。(不考慮電子的重力)
答案：eq \f(8U,B2d2)
解析：設(shè)電子的電荷量為q、質(zhì)量為m，
在加速電場U中加速的過程，根據(jù)動能定理，有
qU＝eq \f(mv2,2)
解得v＝eq \r(,\f(2qU,m))
垂直進(jìn)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(yùn)動，故有Bqv＝meq \f(v2,R)
由題意又知：R＝eq \f(d,2)
由以上各式整理可得電子的比荷為：eq \f(q,m)＝eq \f(8U,B2d2)。
5．(10分)假設(shè)α粒子以速率v0與靜止的電子或金原子核發(fā)生彈性正碰，電子質(zhì)量me＝eq \f(1,7 300)mα，金原子核質(zhì)量mAu＝49mα。求：
(1)α粒子與電子碰撞后的速度變化；
(2)α粒子與金原子核碰撞后的速度變化。
答案：(1)－2.7×10－4v0 (2)－1.96v0
解析：α粒子與靜止的粒子發(fā)生彈性碰撞，動量和能量均守恒，
由動量守恒mαv0＝mαv1′＋mv2′
由能量守恒eq \f(1,2)mαveq \\al(2,0)＝eq \f(1,2)mαv1′2＋eq \f(1,2)mv2′2
解得v1′＝eq \f(mα－m,mα＋m)v0
速度變化Δv＝v1′－v0＝－eq \f(2m,mα＋m)v0。
(1)與電子碰撞，將me＝eq \f(1,7 300)mα代入得
Δv1≈－2.7×10－4v0。
(2)與金原子核碰撞，將mAu＝49mα代入得
Δv2＝－1.96v0。

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