Question

【題目】美國科學(xué)家密立根通過油滴實驗首次測得電子的電荷量。油滴實驗的原理如圖所示,兩塊水平放置的平行金屬板與電源相連,上、下板分別帶正、負電荷。油滴從噴霧器噴出后,由于摩擦而帶電,經(jīng)上板中央小孔落到兩板間的勻強電場中,通過顯微鏡可以觀察到油滴的運動情況,兩金屬板間的距離為d,忽略空氣對油滴的浮力和阻力作用。

(1)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電勢差U,當(dāng)U=U0時,使得某個質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速直線運動,求該油滴所帶的電荷量;

(2)若油滴進入電場時的初速度可以忽略,當(dāng)兩金屬板間的電勢差U=U1時,觀察到某個質(zhì)量為m2的油滴進入電場后做勻加速直線運動,經(jīng)過時間t運動到下極板,求此油滴所帶的電荷量。

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】(1)質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速直線運動,則其所受重力與庫侖力平衡,

即

得

(2)質(zhì)量為m2的油滴向下做勻加速運動,,得

若油滴帶正電,所受庫侖力方向向下,由牛頓第二定律得

到達下極板的時間很短,難以精確測量,與事實不符,

則油滴帶負電,受到庫侖力的方向豎直向上

由牛頓第二定律得

解得：