密立根油滴实验的原理示意图如下图所示,两块平行金属板水平放置,A板带正电,B板带负电,调节两极间的场强,使从喷雾器喷出的半径为r,密度为的带电油滴恰好处于平衡状态,设此油滴所在处的场强为E,则油滴所带的电量为______________,此油滴得到了______________个电子(元电荷的电量为e).
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4πρr3g |
3E |
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电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测得的。密立根油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源相连接,使上板带正电,下板带负电,油滴从喷雾器喷出后,经过上面金属板中间的小孔,落到两板之间的匀强电场中,在强光照射下,观察者通过显微镜观察油滴的运动。大多数油滴在经过喷雾器喷嘴时因摩擦而带电,密立根通过实验测得数千个油滴所带电荷量,并分析得出这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍,这个最小电荷量即电子所带的电荷量。
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(1)实验中先将开关S断开,测出小油滴下落一段时间后达到匀速运动时的速度,已知油的密度为,粘度系数为,空气的浮力远小于重力,可以忽略,试由以上数据计算小油滴的半径r。
(2)待小球向下运动的速度达到后,将开关S闭合,小油滴受电场力作用,最终达到向上匀速运动,测得匀速运动的速度,已知两金属板间的距离为d,电压为U,试由以上数据计算小油滴所带的电荷量。
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科目:高中物理 来源:2012-2013学年浙江金华、丽水、衢州十二校高三下学期3月联考理综物理试卷(解析版) 题型:计算题
电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根所做的油滴实验测得的。密立根油滴实验的原理如图所示:两块水平放置的平行金属板与电源相连接,上板带正电,下板带负电,油滴从喷雾器喷出后,由于与喷嘴摩擦而带负电,油滴散布在油滴室中,在重力作用下,少数油滴通过上面金属板的小孔进入(可认为初速度为0)平行金属板间,落到两板之间的匀强电场中。在强光照射下,观察者通过显微镜观察油滴的运动。
从喷雾喷出的小油滴可以视为球形,小油滴在空气中下落时受到的空气阻力f大小跟它下落的速度v的大小的关系是:f=6πηrv,式中r为油滴半径,η为粘滞系数。设重力加速度为g,不考虑油滴的蒸发。
(1)实验中先将开关断开,测出小油滴下落一段时间后达到匀速运动时的速度v1,已知油的密度为ρ,空气的密度为ρ′,粘滞系数为η,试由以上数据计算小油滴的半径r;
(2)待小球向下运动的速度达到v1后,将开关闭合,小油滴受电场力作用,最终达到向上匀速运动,测得匀速运动的速度v2,已知两金属板间的距离为d,电压为U。试由以上数据计算小油滴所带的电荷量q;
(3)大致(不要求精确的标度)画出油滴从进入平行金属板到向上匀速运动这段过程中的v—t图像(设竖直向下为正方向)。
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