2023年高考物理总复习《电子的发现》练习卷及答案解析.pdf

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1、2023年 高 考 物 理 总 复 习 电 子 的 发 现 练 习 卷 一.选 择 题（共 4 小 题）1.关 于 阴 极 射 线 的 本 质，下 列 说 法 正 确 的 是（）A.阴 极 射 线 本 质 是 氢 原 子 B.阴 极 射 线 本 质 是 电 磁 波 C.阴 极 射 线 本 质 是 电 子 D.阴 极 射 线 本 质 是 X 射 线 2.关 于 阴 极 射 线 的 性 质，下 列 说 法 正 确 的 是（）A.阴 极 射 线 是 电 子 打 在 玻 璃 管 壁 上 产 生 的 B.阴 极 射 线 本 质 是 电 子 C.阴 极 射 线 在 电 磁 场 中 的 偏 转，表 明 阴

2、极 射 线 带 正 电 D.阴 极 射 线 的 比 荷 比 氢 原 子 核 小 3.如 图 所 示，甲、乙 是 分 别 用“阴 极 射 线 管”和“洛 伦 兹 力 演 示 仪”实 验 时 的 两 幅 图 片,忽 略 地 磁 场 的 影 响，下 列 说 法 正 确 的 是（）m 乙 A.甲 图 中 的 电 子 束 径 迹 是 抛 物 线 B.乙 图 中 的 电 子 束 径 迹 是 圆 形 C.甲 图 中 的 电 子 只 受 电 场 力 作 用 D.乙 图 中 的 电 子 受 到 的 洛 伦 兹 力 是 恒 力 4.阴 极 射 线 是（）A.质 子 流 B.电 子 流 C.光 子 流 D.中 子

3、流 多 选 题（共 1小 题）5.关 于 阴 极 射 线 的 性 质，下 列 说 法 正 确 的 是（）A.阴 极 射 线 是 电 子 打 在 玻 璃 管 壁 上 产 生 的 B.阴 极 射 线 本 质 是 电 子 C.阴 极 射 线 在 电 磁 场 中 的 偏 转 表 明 阴 极 射 线 带 正 电 D.阴 极 射 线 的 比 荷 比 氢 原 子 核 大 三.填 空 题（共 3 小 题）6.在 显 像 管 的 电 子 枪 中，从 炽 热 的 金 属 丝 不 断 放 出 的 电 子 进 入 电 压 为 U 的 加 速 电 场，设 其 初 速 度 为 零，经 加 速 后 形 成 横 截 面 积

4、S、电 流 为 I的 电 子 束.已 知 电 子 的 电 量 为 e,质 量 为 m,则 在 刚 射 出 加 速 电 场 时，一 小 段 长 为 的 电 子 束 内 的 电 子 数 目 是.7.电 子 的 比 荷 为 旦 气 7 6x 1015C/kg,质 子 的 质 量 为 电 子 质 量 的 1840倍，则 质 子 的 比 荷 为 C/kg.8.射 线 管 中 阳 极 与 阴 极 间 所 加 电 压 为 3X IO,v,电 子 加 速 后 撞 击 X 射 线 管 阴 极 产 生 X 射 线,则 X 射 线 的 最 短 波 长 为.(电 子 电 荷 量 e=1.6XI0 i9c,电 子 初

5、速 度 为 零)四.解 答 题(共 3 小 题)9.在 电 子 显 像 管 内 部，当 未 加 偏 转 磁 场 时，电 子 枪 打 出 的 电 子 应 沿 直 线 运 动 打 在 荧 光 屏 的 正 中 心.但 由 于 地 磁 场 对 带 电 粒 子 运 动 的 影 响，会 出 现 在 未 加 偏 转 磁 场 时 电 子 束 偏 离 直 线 运 动 的 现 象.已 知 电 子 质 量 为 m=9.1XK)3ikg、元 电 荷 e=1.6Xl()-i9c,从 炽 热 灯 丝 发 射 出 的 电 子(可 视 为 初 速 度 为 零)经 过 加 速 电 场 加 速 动 能 是 1.82X104e V

6、,沿 水 平 方 向 由 南 向 北 运 动.已 知 某 地 地 磁 场 磁 感 应 强 度 的 竖 直 向 下 分 量 的 大 小 为 B=4.55X 10-T,地 磁 场 对 电 子 在 加 速 过 程 中 的 影 响 可 忽 略 不 计.在 未 加 偏 转 磁 场 的 情 况 下，(1)试 判 断 电 子 束 将 偏 向 什 么 方 向；(2)求 电 子 在 该 地 磁 场 中 运 动 的 加 速 度 的 大 小；(3)若 加 速 电 场 边 缘 到 荧 光 屏 的 距 离 为 l=40cm,试 通 过 计 算 电 子 束 的 偏 转 位 移 说 明 该 地 磁 场 对 电 视 画 面

7、有 没 有 影 响.(己 知 当|x|Wl时，-lx)10.电 视 机 显 像 管 简 单 原 理 如 图 所 示，初 速 度 不 计 的 电 子 经 加 速 电 场 加 速 后 进 入 有 限 边 界 宽 度 为 L 的 匀 强 磁 场，磁 感 应 强 度 为 B,如 要 求 电 子 束 偏 转 角 为 a,已 知 电 子 电 量 为 e,质 量 为 m.(1)画 出 整 个 过 程 的 轨 迹 图；(2)电 子 在 磁 场 中 运 动 的 时 间；(3)求 加 速 电 场 的 电 势 差 U.-L 1X”.X XX X 飞 一 y X11.现 代 理 论 认 为，反 质 子 的 质 量 与

8、 质 子 相 同，约 为 电 子 质 量 的 1836倍.若 me=0.91X10,e=1.6X10 l9C,求 反 质 子 的 比 荷.2023年 高 考 物 理 总 复 习 电 子 的 发 现 练 习 卷 参 考 答 案 与 试 题 解 析 一.选 择 题（共 4 小 题）1.关 于 阴 极 射 线 的 本 质，下 列 说 法 正 确 的 是（）A.阴 极 射 线 本 质 是 氢 原 子 B.阴 极 射 线 本 质 是 电 磁 波 C.阴 极 射 线 本 质 是 电 子 D.阴 极 射 线 本 质 是 X 射 线【分 析】首 先 知 道 阴 极 射 线 的 实 质 是 电 子 流，电 子

9、的 电 量 与 氢 离 子 的 电 量 相 等，即 可 求 解.【解 答】解：阴 极 射 线 是 电 子 流，电 子 带 负 电。故 A B D错 误，C 正 确。故 选：Co【点 评】解 决 本 题 的 关 键 知 道 阴 极 射 线 的 性 质，阴 极 射 线 有 两 个 性 质，一 是 垂 直 于 阴 极,二 是 带 有 负 电，并 且 总 是 从 阴 极 出 发，终 点 与 阳 极 无 关，基 础 题.2.关 于 阴 极 射 线 的 性 质，下 列 说 法 正 确 的 是（）A.阴 极 射 线 是 电 子 打 在 玻 璃 管 壁 上 产 生 的 B.阴 极 射 线 本 质 是 电 子

10、C.阴 极 射 线 在 电 磁 场 中 的 偏 转，表 明 阴 极 射 线 带 正 电 D.阴 极 射 线 的 比 荷 比 氢 原 子 核 小【分 析】阴 极 射 线 的 实 质 是 电 子 流，电 子 的 电 量 与 氢 离 子 的 电 量 相 等，根 据 且 比 较 比 荷 m【解 答】解：A、阴 极 射 线 是 在 真 空 管 内 由 负 极 放 出 的 电 子 流，不 是 电 子 打 在 玻 璃 管 壁 上 产 生 的，故 A 错 误；B、阴 极 射 线 本 质 就 是 电 子 流，故 B 正 确；C、阴 极 射 线 本 质 就 是 电 子 流，故 阴 极 射 线 在 电 磁 场 中

11、的 偏 转 表 明 阴 极 射 线 带 负 电，故 C错 误；D、电 子 的 电 量 与 氢 离 子 的 电 量 相 等，质 量 比 氢 原 子 核 质 量 小，所 以 电 子 的 比 荷 比 氢 原 子 核 比 荷 大。故 D 错 误。故 选：B.【点 评】解 决 本 题 的 关 键 知 道 阴 极 射 线 的 性 质，以 及 知 道 电 子 和 氢 原 子 核 的 质 量、电 量 的 关 系，掌 握 比 荷 的 概 念.3.如 图 所 示，甲、乙 是 分 别 用“阴 极 射 线 管”和“洛 伦 兹 力 演 示 仪”实 验 时 的 两 幅 图 片,A.甲 图 中 的 电 子 束 径 迹 是

12、抛 物 线 B.乙 图 中 的 电 子 束 径 迹 是 圆 形 C.甲 图 中 的 电 子 只 受 电 场 力 作 用 D.乙 图 中 的 电 子 受 到 的 洛 伦 兹 力 是 恒 力【分 析】电 子 在 磁 场 中 受 到 洛 伦 兹 力 作 用 做 匀 速 圆 周 运 动.洛 伦 兹 力 方 向 总 是 与 电 子 速 度 方 向 垂 直，不 做 功.【解 答】解：A、如 图，电 子 在 洛 伦 兹 力 作 用 下，做 匀 速 圆 周 运 动。故 A 错 误。B、乙 图 中 的 电 子 束 在 磁 场 中，受 到 洛 伦 兹 力 作 用，做 匀 速 圆 周 运 动，其 径 迹 是 圆 形

13、。故 B 正 确，C 错 误。D、洛 伦 兹 力 方 向 总 是 与 电 子 速 度 方 向 垂 直。故 D 错 误。故 选：B。【点 评】本 题 考 查 对 阴 极 射 线 管 结 构、特 性 及 左 手 定 则 理 解 和 应 用 能 力.左 手 定 则 应 用 时 要 注 意 四 指 指 向 负 电 荷 运 动 的 反 方 向.4.阴 极 射 线 是（）A.质 子 流 B.电 子 流 C.光 子 流 D.中 子 流【分 析】阴 极 射 线 的 实 质 是 电 子 流，而 电 子 流、质 子 流 与 中 子 流 均 是 实 物 粒 子，而 光 子 流，属 于 电 磁 波，是 特 殊 的 物

14、 质，从 而 即 可 求 解。【解 答】解：阴 极 射 线 是 电 子 流，电 子 带 负 电。而 Y射 线 是 光 子 流，故 B 正 确，ACD错 误。故 选：B。【点 评】解 决 本 题 的 关 键 知 道 阴 极 射 线 的 性 质，以 及 知 道 电 子 和 氢 离 子 的 质 量、电 量 的 关 系。多 选 题（共 1小 题）5.关 于 阴 极 射 线 的 性 质，下 列 说 法 正 确 的 是（)A.阴 极 射 线 是 电 子 打 在 玻 璃 管 壁 上 产 生 的 B.阴 极 射 线 本 质 是 电 子 C.阴 极 射 线 在 电 磁 场 中 的 偏 转 表 明 阴 极 射 线

15、 带 正 电 D.阴 极 射 线 的 比 荷 比 氢 原 子 核 大【分 析】阴 极 射 线 的 实 质 是 电 子 流，电 子 的 电 量 与 氢 离 子 的 电 量 相 等，根 据 总 比 较 比 荷 m【解 答】解：A、阴 极 射 线 是 在 真 空 管 内 由 负 极 放 出 的 电 子 流，不 是 电 子 打 在 玻 璃 管 壁 上 产 生 的，故 A错 误；B、阴 极 射 线 本 质 就 是 电 子 流，故 B 正 确；C、阴 极 射 线 本 质 就 是 电 子 流，故 阴 极 射 线 在 电 磁 场 中 的 偏 转 表 明 阴 极 射 线 带 负 电，故 C错 误；D、电 子 的

16、 电 量 与 氢 离 子 的 电 量 相 等，质 量 比 氢 原 子 核 质 量 小，所 以 电 子 的 比 荷 比 氢 原 子 核 比 荷 大。故 D 正 确。故 选：BD。【点 评】解 决 本 题 的 关 键 知 道 阴 极 射 线 的 性 质，以 及 知 道 电 子 和 氢 原 子 核 的 质 量、电 量 的 关 系，掌 握 比 荷 的 概 念.三.填 空 题（共 3 小 题）6.在 显 像 管 的 电 子 枪 中，从 炽 热 的 金 属 丝 不 断 放 出 的 电 子 进 入 电 压 为 U 的 加 速 电 场，设 其 初 速 度 为 零，经 加 速 后 形 成 横 截 面 积 S、电

17、 流 为 I 的 电 子 束.已 知 电 子 的 电 量 为 e,质 量 为 m,则 在 刚 射 出 加 速 电 场 时，一 小 段 长 为 的 电 子 束 内 的 电 子 数 目 是 卜 1 1.区 e V 2eU-【分 析】根 据 动 能 定 理 求 出 电 子 刚 出 加 速 电 场 时 的 速 度 v.在 一 小 段 长 为 内 电 子 可 以 看 成 做 匀 速 运 动，由 t=4 求 出 电 子 运 动 的 时 间，根 据 电 流 求 出 长 为 电 子 束 的 电 v量，再 求 解 电 子 数.【解 答】解：根 据 动 能 定 理 得：eU=Amv22得 到:在 刚 射 出 加

18、速 电 场 时，一 小 段 长 为 的 电 子 束 内 电 子 电 量 为:q=lAt=1-41(2)电 子 数 n=8 联 立 得:故 答 案 为：【点 评】本 题 关 键 是 建 立 物 理 模 型，对 电 子 束 运 动 情 况 进 行 简 化.中 等 难 度.7.电 子 的 比 荷 为 的-=1 76 X 1 015C/kg,质 子 的 质 量 为 电 子 质 量 的 1840倍，则 质 子 的 比 荷 me,为 9.57X10 C/kg.【分 析】电 子 带 一 个 单 位 的 元 电 荷，质 子 也 带 一 个 单 位 的 元 电 荷，结 合 比 荷 的 定 义 即 可 计 算 出

19、 结 果.【解 答】解：电 子 的 比 荷 为 之-=1 76X 1 01 5 c/k-电 子 带 一 个 单 位 的 元 电 荷，质 子 也%带 一 个 单 位 的 元 电 荷，质 子 的 质 量 为 电 子 质 量 的 1840倍，所 以 质 子 的 比 荷：故 答 案 为：9.57X1011【点 评】该 题 考 查 质 子 的 比 荷 的 计 算，知 道 质 子 的 带 电 量 与 电 子 的 带 电 量 大 小 相 等 是 解 答 的 关 键.基 础 题 目.8.射 线 管 中 阳 极 与 阴 极 间 所 加 电 压 为 3 X 104 V,电 子 加 速 后 撞 击 X 射 线 管

20、阴 极 产 生 X 射 线,则 X 射 线 的 最 短 波 长 为 4.1 X 1 0-m.（电 子 电 荷 量 e=1.6X 1O-I9C,电 子 初 速 度 为 零）【分 析】电 子 在 电 场 中 加 速 运 动，根 据 动 能 定 理，可 以 计 算 出 电 子 的 动 能，当 电 子 动 能 全 部 变 为 光 子 能 量 h v 时 X 射 线 的 波 长 最 短.【解 答】解：在 射 线 管 中，电 子 在 电 场 的 加 速 作 用 下 由 阴 极 向 阳 极 加 速 运 动，电 子 到 达 阳 极 时 获 得 动 能 Ek=eU=1.60X 1 019X3.00X 104J=

21、4.80X 10-15 J电 子 撞 击 阳 极 发 出 X 射 线，当 电 子 动 能 全 部 变 为 光 子 能 量 h v 时 X 射 线 的 波 长 最 短，X 射 线 光 子 最 大 能 量 hv=e U,即 h=e U,得 A=21S.=4.1 X 10-11 m.eU故 答 案 为：4.1X1011 m【点 评】考 查 动 能 定 理 的 应 用，Ek=eU,E=hv,v=等 公 式 的 应 用.入 四.解 答 题（共 3 小 题）9.在 电 子 显 像 管 内 部，当 未 加 偏 转 磁 场 时，电 子 枪 打 出 的 电 子 应 沿 直 线 运 动 打 在 荧 光 屏 的 正

22、 中 心.但 由 于 地 磁 场 对 带 电 粒 子 运 动 的 影 响，会 出 现 在 未 加 偏 转 磁 场 时 电 子 束 偏 离 直 线 运 动 的 现 象.已 知 电 子 质 量 为 m=9.1Xl（）-3ikg、元 电 荷 e=1.6X1。-19。从 炽 热 灯 丝 发 射 出 的 电 子（可 视 为 初 速 度 为 零）经 过 加 速 电 场 加 速 动 能 是 1.82X104eV,沿 水 平 方 向 由 南 向 北 运 动.已 知 某 地 地 磁 场 磁 感 应 强 度 的 竖 直 向 下 分 量 的 大 小 为 B=4.55X10-5T,地 磁 场 对 电 子 在 加 速

23、过 程 中 的 影 响 可 忽 略 不 计.在 未 加 偏 转 磁 场 的 情 况 下，（1）试 判 断 电 子 束 将 偏 向 什 么 方 向；（2）求 电 子 在 该 地 磁 场 中 运 动 的 加 速 度 的 大 小：（3）若 加 速 电 场 边 缘 到 荧 光 屏 的 距 离 为 l=40cm,试 通 过 计 算 电 子 束 的 偏 转 位 移 说 明 该 地 磁 场 对 电 视 画 面 有 没 有 影 响.（已 知 当|x|Wl时，百 彳=1-工。2【分 析】（1）电 子 在 地 磁 场 中 受 到 洛 伦 兹 力 作 用，根 据 左 手 定 则 判 断 出 洛 伦 兹 力 的 方

24、向，即 可 知 道 电 子 束 的 偏 转 方 向；（2）根 据 洛 伦 兹 力 等 于 向 心 力，列 式 求 出 电 子 在 磁 场 中 运 动 的 加 速 度；（3）画 出 轨 迹，根 据 几 何 知 识 求 解 打 到 荧 光 屏 的 电 子 与。点 的 距 离.【解 答】解：（1）根 据 左 手 定 则，可 以 判 断 出 电 子 束 将 偏 向 东 方.（2）设 从 加 速 电 场 射 出 的 电 子 速 度 为 V,据 题 有：Ek=lm v2,v=护%=12芬 8凶 0 4 2 G X I o F m g x 07mzsV 9.1X10-31从 加 速 电 场 射 出 的 电

25、子 在 地 磁 场 中 受 到 洛 伦 兹 力 的 作 用 而 做 匀 速 圆 周 运 动，设 电 子 的 加 速 度 为 a,根 据 牛 顿 第 二 定 律 得：evB=ma由 以 上 各 式 解 得：a-evB _ 1.6 X 1。-19 x 8 X 1*4.55 X 1。-5=6.4X 10,4m/s2；m 9.IX IQ-31（3）设 电 子 在 地 磁 场 中 运 动 的 半 径 为 R,根 据 牛 顿 第 二 定 律：evB=m 2二 得 R=变=J 2/=M 2m*k=R eB eB v m eB 2 x 9.IX 10-31 X 182X lO4x 1.6X1 尸 m iOm1

26、.6X 101 9X 4.55X 10-5设 电 子 在 荧 光 屏 上 偏 移 的 距 离 为 x,根 据 图 中 的 几 何 关 系，有:电 子 束 的 偏 转 位 移 d=R1 0.42=10 X,X.-m O.OO8m=8mm2 102所 以 该 地 磁 场 对 电 视 画 面 有 一 定 的 影 响，但 不 影 响 人 们 观 看.答：(1)电 子 束 将 偏 向 东 偏；(2)电 子 在 该 地 磁 场 中 运 动 的 加 速 度 的 大 小 为 6.4X 1014mzs2.(3)该 地 磁 场 对 电 视 画 面 有 一 定 的 影 响，但 不 影 响 人 们 观 看.【点 评】

27、本 题 是 带 电 粒 子 在 磁 场 中 匀 速 圆 周 运 动 的 问 题，掌 握 左 手 定 则、画 出 轨 迹，运 用 几 何 知 识 是 解 题 的 关 键.10.电 视 机 显 像 管 简 单 原 理 如 图 所 示，初 速 度 不 计 的 电 子 经 加 速 电 场 加 速 后 进 入 有 限 边 界 宽 度 为 L 的 匀 强 磁 场，磁 感 应 强 度 为 B,如 要 求 电 子 束 偏 转 角 为 a,已 知 电 子 电 量 为 e,质 量 为 m.(1)画 出 整 个 过 程 的 轨 迹 图；(2)电 子 在 磁 场 中 运 动 的 时 间：(3)求 加 速 电 场 的

28、电 势 差 U.XBX.X XX X q-JJ*【分 析】(1)根 据 电 场 力 与 洛 伦 兹 力 方 向，结 合 力 与 运 动 的 关 系，从 而 即 可 求 解；(2)根 据 电 子 的 运 动 周 期，结 合 圆 心 角，即 可 求 解；(3)根 据 动 能 定 理 与 牛 顿 第 二 定 律，结 合 几 何 关 系，即 可 求 解.【解 答】解：(1)电 子 现 在 加 速 电 场 中 做 匀 加 速 直 线 运 动，然 后 进 入 匀 强 磁 场 中 作 匀 速 圆 周 运 动，轨 迹 如 图；(2)根 据 电 子 做 匀 速 圆 周 运 动，则 运 动 时 间：t=I2兀 由

29、 T=.Z 3eB解 得：t=w 2eB(3)电 子 经 加 速 电 场 加 速 后，速 度 为 v,则 由 动 能 定 理 得：eU=Lmv2；2由 几 何 关 系 得，电 子 运 动 半 径：R=L-；sinCL2由 牛 顿 第 二 定 律，有：e v B=a；R2 2由 以 上 各 式 解 得 加 速 电 压：U=.朗 L_.2msi n2 0.答：(1)画 出 整 个 过 程 的 轨 迹 图 如 上 所 示；(2)电 子 在 磁 场 中 运 动 的 时 间 t=&典；eB2 2(3)求 加 速 电 场 的 电 势 差 U=_.2msi n2 a【点 评】考 查 粒 子 在 电 场 中

30、加 速 与 磁 场 中 偏 转，掌 握 动 能 定 理 与 牛 顿 第 二 定 律 的 应 用，注 意 运 动 半 径 与 已 知 长 度 的 关 系，同 时 由 几 何 关 系 确 定 圆 心 角 是 解 题 的 关 键.11.现 代 理 论 认 为，反 质 子 的 质 量 与 质 子 相 同，约 为 电 子 质 量 的 1836倍.若 me=0.91X10fkg,e=1.6X10 l9C,求 反 质 子 的 比 荷.【分 析】根 据 比 荷 的 定 义 式 即 可 求 出.【解 答】解：根 据 比 荷 的 定 义 式，反 质 子 的 比 荷：-=L6 义 二=91 5 8 X 1 0，C/kgm 0.9 1 X 1 0-J UX 1836答：反 质 子 的 比 荷 是 9.58X107C/kg【点 评】该 题 考 查 反 质 子 的 比 荷 的 计 算，直 接 将 相 关 的 数 据 代 入 数 据 即 可.基 础 题 目.