1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后,許多科學(xué)家為測量電子的電荷量做了大量的探索。1907~1916年密立根用帶電油滴進(jìn)行實驗,發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值e的整數(shù)倍,于是稱這數(shù)值e為基本電荷。
如圖所示,完全相同的兩塊金屬板正對著水平放置,板間距離為d。當(dāng)質(zhì)量為m的微小帶電油滴在兩板間運動時,所受空氣阻力的大小與速度大小成正比。兩板間不加電壓時,可以觀察到油滴豎直向下做勻速運動,通過某一段距離所用時間為t1;當(dāng)兩板間加電壓U(上極板的電勢高)時,可以觀察到同一油滴豎直向上做勻速運動,且在時間t2內(nèi)運動的距離與在時間t1內(nèi)運動的距離相等。忽略空氣浮力,重力加速度為g。
 
(1)判斷上述油滴的電性,要求說明理由;
(2)求上述油滴所帶的電荷量Q;
(3)在極板間照射X射線可以改變油滴的帶電量。再采用上述方法測量油滴的電荷量。如此重復(fù)操作,測量出油滴的電荷量Qi,如下表所示。如果存在基本電荷,那么油滴所帶的電荷量Qj應(yīng)為某一最小單位的整數(shù)倍,油滴電荷量的最大公約數(shù)(或油滴帶電量之差的最大公約數(shù))即為基本電荷e。請根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)求出基本電荷的電荷量e (保留3位有效數(shù)字)。
實驗次序
1
2
3
4
5
電荷量Qi(10-18C)
0.95
1.10
1.41
1.57
2.02
 
(1)負(fù)電(2)(3)1.54×10-19C

試題分析:(1)當(dāng)極板上加了電壓U后,該油滴豎直向上做勻速運動,說明油滴受到的電場力豎直向上,與板間電場的方向相反,所以該油滴帶負(fù)電。   
(2)設(shè)油滴運動時所受空氣阻力f與速度大小v滿足關(guān)系f=kv
當(dāng)不加電場時,設(shè)油滴以速率v1勻速下降,受重力和阻力而平衡,即
 
當(dāng)極板加電壓U時,設(shè)油滴以速率v2勻速上升,受電場力、重力和阻力,即
 
 
根據(jù)題意   
解得  
(3)     
     
可以看出,油滴帶電量之差都近似為某個數(shù)的整數(shù)倍,即
    
    
所以
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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如圖2所示,兩個等大、反向的水平力F分別作用在物體A和B上,A、B兩物體均處于靜止?fàn)顟B(tài).若各接觸面與水平地面平行,則A、B兩物體各受幾個力(    )

A.3個、4個  
B.4個、4個
C.4個、5個  
D.4個、6個

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,將質(zhì)量為m1和m2的物體分別置于質(zhì)量為M的物體的兩側(cè),均處于靜止?fàn)顟B(tài),已知m1 > m2,α < β,則(   )
A.m1對M的壓力一定大于m2對M的壓力
B.m1對M的摩擦力一定大于m2對M的摩擦力
C.水平地面對 M的支持力一定等于(M + m1 + m2 )g
D.水平地面對M的摩擦力一定等于零

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,在傾角為θ的粗糙斜面上,一個質(zhì)量為m的物體被水平力F推著靜止于斜面上,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,且μ<tanθ,求力F的取值范圍.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

水平放置的光滑絕緣圓環(huán)上套有三個帶電小球A、B、C,小球可在環(huán)上自由移動。如圖所示,是小球平衡后的位置圖。三個小球構(gòu)成一個等邊三角形。下列判斷正確的是(   )

A.A、B兩小球可能帶異種電荷
B.B、C兩小球可能帶異種電荷
C.A、C兩小球可能帶異種電荷
D.三個小球一定帶同種電荷

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

三個相同的光滑圓柱體a、b、c靜止地疊放在兩個等高的支架上,其橫截面如圖所示。a、b,的圓心與左支架的支點在一條直線上;a、c的圓心與右支架的支點在一條直線上。設(shè)三個圓柱體的質(zhì)量均為m,則
A.兩支架對圓柱體b、c的支持力大小均為
B.兩支架對圓柱體b、c的支持力大小均為
C.b、c之間一定有彈力
D.b、c之間可能無彈力

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如右圖所示,樓梯口一傾斜天花板與水平面的夾角,一裝潢工人手持木桿綁著刷子粉刷天花板.工人所持木桿對刷子的作用力始終保持豎直向上,大小為,刷子的質(zhì)量為,刷子可視為質(zhì)點,且沿天花板向上勻速運動,取,試求刷子與天花板間的動摩擦因數(shù).

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如右圖所示,在傾角為53°的斜面上,用沿斜面向上5 N的力拉著重4 N的木塊向上做勻速運動,則斜面對木塊的總作用力的方向是(  )
A.垂直斜面向上B.水平向左
C.沿斜面向下D.豎直向上

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,輕質(zhì)彈簧下端掛有一個物體P,當(dāng)P處于靜止時,彈簧伸長了。已知該彈簧的勁度系數(shù),則:(    )
A.物體受到的重力大小為B.物體受到的重力大小為
C.彈簧受到的拉力大小為D.彈簧受到的拉力大小為

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