2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫——物理學(xué)中的電子荷量分析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。每小題2分，共20分。）1.下列哪個實驗首次直接測量了電子的電荷量？A.奧斯特實驗B.法拉第電解定律實驗C.密立根油滴實驗D.麥克斯韋電磁場實驗2.物理學(xué)中，元電荷的符號通常表示為？A.ε?B.μ?C.eD.h3.根據(jù)電荷量子化假設(shè)，任何帶電體的電荷量只能是？A.任意實數(shù)值B.元電荷的整數(shù)倍C.元電荷的分?jǐn)?shù)倍D.元電荷的平方倍4.庫侖定律描述了點電荷間相互作用力的大小和方向，其中力的方向總是？A.沿電荷連線，同種電荷相吸，異種電荷相斥B.沿電荷連線，同種電荷相斥，異種電荷相吸C.垂直于電荷連線D.與電荷連線無關(guān)5.電荷守恒定律指出，在一個與外界隔絕的系統(tǒng)內(nèi)，其總電荷量始終保持不變。以下哪個過程嚴(yán)格遵守電荷守恒？A.光電子發(fā)射B.β衰變（一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子、一個電子和一個反中微子）C.α衰變D.電荷通過一個電介質(zhì)6.一個電子（電荷量為-e，質(zhì)量為m?）以速度v進(jìn)入一個勻強(qiáng)電場E中，假設(shè)電場方向與電子速度方向垂直，電子將做什么運動？A.勻速直線運動B.勻減速直線運動C.勻變速曲線運動D.勻速圓周運動7.將一個帶電油滴懸浮在相互正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，若油滴靜止，則下列說法正確的是？A.油滴所受電場力與磁場力大小相等，方向相反B.油滴所受電場力與磁場力大小不等，方向相反C.油滴帶正電D.油滴帶負(fù)電8.在經(jīng)典物理學(xué)框架下，電子繞核運動的軌道？A.是任意的B.只能是特定的一系列不連續(xù)的軌道C.是連續(xù)變化的D.無法確定9.普朗克常數(shù)h在量子力學(xué)中扮演著重要角色，它也與經(jīng)典電磁學(xué)中的哪個現(xiàn)象緊密相關(guān)？A.光的反射B.光電效應(yīng)C.電磁波的傳播D.庫侖相互作用10.若兩個點電荷的電荷量分別為+Q和-2Q，它們相距為r，則它們之間的靜電勢能（以無窮遠(yuǎn)處為零勢能點）是正值還是負(fù)值？A.正值B.負(fù)值C.零D.無法確定二、填空題（請將答案填在題后的橫線上。每空2分，共20分。）11.歷史上，通過油滴實驗精確測定基本電荷e的科學(xué)家是__________。12.一個點電荷Q在真空中產(chǎn)生電場的某一點，該點的電場強(qiáng)度E的大小與電荷量Q成正比，與該點到電荷Q的距離r成__________比。13.根據(jù)庫侖定律，兩個點電荷Q?和Q?相距r時，它們相互作用力的大小F與Q?Q?的乘積成正比，與r的__________次方成反比。14.一個電子的動能增加了1eV（電子伏特），則其獲得的能量是__________焦耳。（可使用1eV=1.6×10?1?J）15.在靜電場中，一個電荷沿著電場線移動，其電勢能將__________（選填“增加”、“減少”或“不變”）。16.運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力方向可以用__________定則來判斷。17.若一個電容器儲存了3×10??C的電荷量，兩板間的電勢差為200V，則該電容器的電容是__________法拉。18.密立根油滴實驗的設(shè)計巧妙之處在于，它允許通過調(diào)節(jié)__________來平衡油滴所受的重力和電場力。19.在經(jīng)典物理學(xué)中，電子繞原子核做圓周運動所需的向心力主要來源于__________。20.電荷量子化意味著在自然界中，__________是存在最小單位的。三、簡答題（請簡要回答下列問題。每題5分，共15分。）21.簡述什么是電荷的量子化，并舉例說明。22.簡述密立根油滴實驗測定電子電荷量的基本原理。23.為什么說庫侖定律是電磁學(xué)的實驗基礎(chǔ)之一？四、計算題（請寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟。結(jié)果需注明單位。每題10分，共30分。）24.兩個點電荷分別帶有+3μC和-4μC的電荷量，它們相距0.1米。求它們之間的靜電引力大小。（庫侖常數(shù)k=8.99×10?N·m2/C2）25.一個電子以3×10?m/s的速度垂直進(jìn)入一個磁感強(qiáng)度為0.01特斯拉的勻強(qiáng)磁場中。求電子所受的洛倫茲力大小。（電子電荷量e=-1.6×10?1?C，電子質(zhì)量m?=9.11×10?31kg）26.一個質(zhì)量為1.0×10?1?kg、帶有電荷量為-5.0×10?12C的小油滴，在相互正交的勻強(qiáng)電場（E=2.0×10?N/C）和勻強(qiáng)磁場（B=0.5T）中靜止。求：（1）油滴所受的電場力大小和方向；（2）油滴所受的磁場力大小和方向；（3）電場力和磁場力的大小關(guān)系。（重力可忽略不計）---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.B6.C7.A8.B9.B10.B二、填空題11.密立根12.反13.二14.1.6×10?1?15.增加16.左手17.1.5×10??18.電場強(qiáng)度（或電壓）19.庫侖力（或電場力）20.電荷三、簡答題21.答：電荷量子化是指自然界中，任何帶電體所帶電荷量都是元電荷（基本電荷e）的整數(shù)倍。元電荷是電子（或質(zhì)子）所帶電荷量的絕對值。例如，一個電子帶電荷量-e，一個質(zhì)子帶電荷量+a，一個中性原子帶電荷量為零。電荷不能連續(xù)取值。22.答：密立根油滴實驗通過觀察帶電油滴在相互正交的勻強(qiáng)電場和重力場中的運動。調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度，使電場力與重力平衡，油滴靜止懸浮。通過測量平衡時的電場強(qiáng)度和油滴的半徑（利用斯托克斯定律和平衡條件），可以計算出油滴所帶的電荷量。改變油滴，重復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)所有測得的電荷量都是同一個基本電荷e的整數(shù)倍，從而證明了電荷的量子化。23.答：庫侖定律定量描述了靜止點電荷之間相互作用力的大小和方向，是電磁學(xué)中最基本的實驗定律之一。它為理解電荷相互作用、建立電場概念、推導(dǎo)電勢等后續(xù)電磁學(xué)理論提供了實驗基礎(chǔ)和出發(fā)點，是麥克斯韋方程組中庫侖定律項的實驗依據(jù)。四、計算題24.解：根據(jù)庫侖定律，F(xiàn)=k*|Q?|*|Q?|/r2F=(8.99×10?N·m2/C2)*(3×10??C)*(4×10??C)/(0.1m)2F=(8.99×10?)*(12×10?12)/0.01F=107.88×10?2NF=1.08×10?3N答：它們之間的靜電引力大小為1.08×10?3N。（注意力的方向是相互吸引）25.解：電子所受洛倫茲力大小F=|q|*v*B*sinθ由于電子速度v與磁場B垂直，sinθ=1。F=|-1.6×10?1?C|*(3×10?m/s)*(0.01T)F=1.6×10?1?C*3×10?m/s*0.01TF=4.8×10?1?N答：電子所受的洛倫茲力大小為4.8×10?1?N。26.解：（1）油滴帶負(fù)電，電場力方向與電場方向相反。設(shè)電場方向向上，則電場力向下。電場力大小F?=q*E=(-5.0×10?12C)*(2.0×10?N/C)=-1.0×10??N（負(fù)號表示方向向下）答：電場力大小為1.0×10??N，方向向下。（2）油滴靜止，說明電場力與磁場力平衡，即大小相等，方向相反。電場力向下，則磁場力必須向上。電子帶負(fù)電，速度方向未知，但洛倫茲力方向向上，即v×B的方向向上。根據(jù)左手定則（對負(fù)電荷，使用右手定則判斷受力方向的反向），伸開左手，使磁感線穿過手心，四指指向正電荷運動方向（與電子運動方向相反），拇指所指方向即為負(fù)電荷所受洛倫茲力方向。要使洛倫茲力向上，則磁場B應(yīng)垂直紙面向里。磁場力大小F?=|q|*v*B=(5.0×10?12C)*v*B由于F?=F?，且F?=1.0×10??N，所以(5.0×10?12C