4.1 电子的发现与汤姆逊原子模型 一、选择题（共 13 题） 1．第一个比较精确测量出引力常量和元电荷 e 数值的科学家分别是（　　） A．伽利略、安培 B．开普勒、库仑 C．牛顿、法拉第 D．卡文迪许、密立根 2．在密立根油滴实验中，调节两金属板间的电势差等于 U0 两板距离为 d 时，某质量为 m 的油滴恰好做匀 速运动，则该油滴所带电荷量为( mgd A． U 0 ) mgU 0 B． d 3．下列有关物理史实的叙述中正确的是 ( mg D． U 0 d U0d C． mg ) A．奥斯特最早提出了电荷周围存在着由它产生的电场 B．密立根发现电子并通过油滴实验精确测定了其电荷量 C．法拉第发现电磁感应现象并得出法拉第电磁感应定律 D．库仑通过库仑扭秤实验得出了两点电荷之间的作用力与其间距的二次方成反比 4．汤姆孙对阴极射线本质的研究,采用的科学方法是( ) A．用阴极射线轰击金箔,观察其散射情况 B．用“油滴实验”精确测定电子的带电量 C．用阴极射线轰击荧光物质,对荧光物质发出的光进行光谱分析 D．让阴极射线通过电场和磁场,通过阴极射线的偏转情况判断其电性和计算其比荷 5．人们根据物理学家对世界的贡献选出牛顿等十大杰出代表，关于他们的成就与贡献，下列说法不符合 物理学史实的是(　　) A．牛顿是动力学的奠基人，最早提出惯性概念，还发现了万有引力定律 B．卡文迪许通过扭秤实验测定引力常量 G 的数值，是最早称量地球质量的人 C．伽利略开创了近代物理学的研究方法，最早提出力不是维持物体运动的原因 D．法拉第最早提出了电场、磁场的概念，并首次通过油滴实验测定了电子的电荷量 6．下列说法中，符合物理学史实的是 A．密立根由带电油滴在电场中所受电场力与重力间的关系，通过计算发现了电子 B．卡文迪许通过扭秤装置将微小形变放大，测定了静电力恒量 k 的值 C．牛顿根据牛顿第一定律及开普勒有关天体运动的三个定律发现了万有引力定律 D．奥斯特通过实验发现在磁场中转动的金属圆盘可以对外输出电流 7．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示．若要使射线向上 偏转，所加磁场的方向应为( ) A．平行于纸面向左 B．平行于纸面向上 C．垂直于纸面向外 D．垂直于纸面向里 8．如图所示为密立根油滴实验装置，关于该实验的意义下列说法正确的是 ( ) A．研究悬浮油滴所带电性 B．测量悬浮油滴的电荷量 C．测出了基元电荷的值 D．利用二力平衡测出匀强电场的场强大小 9．下列说法正确的是（　　） A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构 B．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能 C．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越大 D．质子、中子、α 粒子的质量分别为 m1、m2、m3，质子和中子结合成一个 α 粒子，释放的能量是(m1＋m2 －m3)c2(c 表示真空中的光速) 10．下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福通过对 α 粒子散射实验结果的分析，发现了中子 B．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型” C．光电效应中光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D．光谱分析时，各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线不是一一对应 11．英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现（ A．阴极射线在电场中偏向正极板一侧 ） B．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同 C．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同 D．汤姆孙并未精确得出阴极射线粒子的电荷量 12．下列说法正确的是（ ） A．电子是原子的组成部分 B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的 C．电子电荷的数值约为 1.602 × 10 - 19C D．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷 13．下列说法中，正确的是（　　） A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量 B．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的 C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是 e 的整数倍 D．通过实验测得电子的比荷及电子电荷量 e 的值，就可以确定电子的的质量 二、填空题 14．如图所示，在 A 板上方用喷雾器将油滴喷出，油滴从 A 板上的一个小孔中落下，喷出的油滴因摩擦而 带负电.已知 A、B 板间电压为 U、间距为 d 时，油滴恰好静止.撤去电场后油滴徐徐下落，最后测出油滴以 速度 v 匀速运动，已知空气阻力正比于速度，即 f  kv ，则油滴所带的电荷量 q  ______. 某次实验中 q 的测量值见下表（单位：10 6.41 8.01 9.65 11.23 19 C ）： 12.83 分析这些数据可知:___________________. 15．1904 年汤姆孙首先提出了原子的______________模型。 16．汤姆孙原子模型：汤姆孙于 1898 年提出了原子模型，他认为原子是一个______，______弥漫性地____ __在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。 三、综合题 17．密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性.如图所示是密立根实验的原理示意 图，设小油滴质量为 m，调节两板间电势差为 U，当小油滴悬浮在两板间电场中不动时，测出两板间距离 为 d，重力加速度为 g，试求小油滴的电荷量 q. 18．请说说英国物理学家汤姆孙如何由实验判定电子是原子的组成部分。 19．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置.当极板 P 和 P� 间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的 中心 O 点处，形成一个亮点；加上偏转电压 U 后，亮点偏离到 O� 点， O� 点到 O 点的竖直距离为 d，水平 距离可忽略不计；此时在 P 与 P� 之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强 度，当其大小为 B 时，亮点重新回到 O 点，已知极板水平方向长度为 屏的距离为 L2 L1 ，极板间距为 b，极板右端到荧光 ； （1）求打在荧光屏 O 点的电子速度的大小； （2）推导出电子比荷的表达式． 20．在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从 K 出来的阴极射线经过电场 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 中心出现荧光斑，若在 D、G 间加上方向 向下，场强为 E 的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果在 D、G 电场区再加上一垂直纸面的磁感应强度 为 B 的匀强磁场（图中未画），荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转 角为  ，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  ，求出阴极射线的比荷.参考答案： 1．D 【详解】 第一个比较精确测量出万有引力常量 G 的科学家是英国科学家卡文迪许于 1789 年利用他所发明的扭秤测 得的；元电荷 e 的数值是美国科学家密立根通过研究电场中的带电油滴的下落测得的，故 D 正确，ABC 错 误。 故选 D。 2．A 【详解】 油滴匀速运动过程中受到电场力和重力平衡， 根据平衡条件，有：mg=qE，又有 E  q U0 ，联立可得： d mgd U 0 ，故 A 正确，BCD 错误． 故选 A 3．D 【详解】 法拉第提出了电荷周围存在着由它产生的电场，故 A 错误；美国科学家密立根最先测出电子的电量，而英 国科学家汤姆孙最先发现了电子，B 错误；法拉第发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯得出法拉第电磁感应 定律，C 错误；库仑通过库仑扭秤实验得出了两点电荷之间的作用力与其间距的二次方成反比，D 正确． 4．D 【详解】 汤姆孙对阴极射线本质的研究采用的主要方法是：让阴极射线通过电磁场，通过偏转情况判断其电性，结 合类平抛运动与圆周运动的公式，即可计算其比荷，故 D 正确． 5．D 【详解】 A．牛顿是动力学的奠基人，他总结和发展了前人的成果，发现了力和运动的关系并首先提出惯性的概 念，还发现了万有引力定律，故 A 正确； B．英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量 G 的数值，被 称为能“称量地球质量”的人，故 B 正确； C．伽利略将斜面实验的结论合理外推即近代物理学的研究方法，最早提出力不是维持物体运动的原因， 故 C 正确； D．法拉第最早提出了电场、磁场的概念，美国物理学家密立根通过油滴实验比较准确地测定了电子的电 荷量，故 D 错误。 本题选不正确的，故选 D。 6．C 【详解】 A．密立根由带电油滴在电场中所受电场力与重力间的关系，通过计算发现了电子所带的电量值，A 错 误； B．卡文迪许通过扭秤装置将微小形变放大，测定了万有引力恒量 G 的值，B 错误； C．牛顿根据牛顿第一定律及开普勒有关天体运动的三个定律发现了万有引力定律，C 正确； D．奥斯特通过实验发现在电流周围存在磁场，D 错误。 故选 C。 7．C 【详解】 试题分析：由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存 在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于 纸面向外，故选项 C 正确． 8．C 【详解】 此实验的目的是要测量单一电子的电荷。方法主要是平衡重力与电力，使油滴悬浮于两片金属电极之间。 并根据已知的电场强度，计算出整颗油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后，密立根发现所有油 滴的总电荷值皆为同一数字的倍数，因此认定此数值为单一电子的电荷即元电荷，故 C 正确。 故选 C。 9．C 【详解】 A．汤姆生发现了电子，提出了原子枣糕式模型，卢瑟福根据  粒子散射实验，提出了原子的核式结构模 型，故 A 错误； B．将原子核拆散成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核拆散成核子所吸收的能 量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，故 B 错误； C．有半数原子核发生衰变所需的时间叫半衰期，放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变 所需的时间越短，衰变速度越快，故 C 正确； D．质子、中子、 2 11 H  2 01 n � 42 He  粒子质量分别为 m1、、 m2 m3 ，质子和中子结合成一个  粒子，其方程式为 ，根据爱因斯坦质能方程知释放能量是 E ( 2m1  2m2  m3 )c 2 故 D 错误。 故选 C。 10．B 【详解】 A．卢瑟福通过对 α 粒子散射实验结果的分析，得到了原子的