真空放電・電子線の問題!点数が上がる高校入試理科最強問題

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電流の正体である電子の性質に関する問題です。真空放電管を使った実験が出題されます。それでは演習スタートです。

真空放電の問題

問題気圧を低くした空間に電流が流れる現象について調べるために、次の実験を行った。後の各問いに答えよ。

【実験】
①クルックス管に蛍光板を入れ、真空ポンプで空気を抜き気圧を低くした状態で、電極A、Bに( ア )の+極、−極からのいずれかの導線をつなぎ大きな電圧をかけると、図1のように蛍光板上に明るい線が現れた。
②①の状態からさらに、電極C、Dに電源装置の+極、−極からのいずれかの導線をつなぎ、電極C、D間に電圧をかけると、明るい線が図2のように、上向きに曲がった。
③次に①の状態から、図3のように、U字型磁石のN極を手前にしてクルックス管の上から近づけ、明るい線のようすを調べた。

真空放電

  1. 空間に電流が流れる現象うち、実験の①でクルックス管内の蛍光板に明るい線が現れたように、気圧を低くした空間に電流が流れる現象を何というか。
  2. 実験①で、電極A、Bに大きな電圧をかけるために使った装置の名称( ア )を答えよ。
  3. 実験②で、クルックス管の電極のうち、−極からの導線をつないでいるものはどれか。図2の電極A~Dの中から2つ選び、記号で答えよ。
  4. 次の文は、実験①でクルックス管内の蛍光板に見られた明るい線について話している会話である。文中の( ア )~( ウ )にあてはまる語句や記号を記入せよ。
    生徒「明るい線をつくっているものは、電極から飛び出した( ア )とよばれる小さな粒ですよね。」
    先生「そうです。この粒は( イ )の電気を持っている粒になります。」
    生徒「この明るい線の名前は何というのですか。」
    先生「明るい線は( ウ )という名前がついています。」
  5. 実験③で、U字型磁石をクルックス管に近づけたときの、明るい線のようすとして適するものを、次のア~カの中から1つ選び、記号を書きなさい。
    ア 明るい線が消えた
    イ 明るい線が下向きに曲がった
    ウ 明るい線がN極側に曲がった
    エ 明るい線がS極側に曲がった
    オ 明るい線がさらに明るくなった
    カ 明るい線の色が変わった
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真空放電の問題 解答・解説

  1. 真空放電
    電流が流れる現象を放電といいます。中でも真空中や気圧が低い状態で起こる放電を、真空放電といいます。
  2. 誘導コイル
    電磁誘導の原理を利用して大きな電圧を発生させる装置が誘導コイルになります。
  3. 電極A、電極D
    明るい線は−極側から+極側に伸びます。電極Aが−極側、電極Bは+極側に接続することを覚えておきましょう。また、図2では、明るい線の正体であるマイナスの電気を帯びた電子が上側に曲がっていることから、電極Cが+極、電極Dが−極であるとわかります。
  4. ア:電子 イ:− ウ:電子線(陰極線)
    明るい線の正体は、マイナスの電気を帯びた粒である電子になります。なので、明るい線の名称は電子線になります。電子は−極から+極に向かって移動します。

  5. クルックス管内には電流が流れています。ここに磁界をつくってあげると、電流が次回から力を受け電子線が上側か下側に曲がります。フレミングの左手を使うと曲がる方向がわかります。
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