题目列表(包括答案和解析)
kd(v1+v2) |
U |
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物理学家密立根早在1911年曾经以下述著名的油滴实验推断自然界存在基本电荷,并推出了基本电荷的电量,其实验过程如下:
水平放置的两平行绝缘金属板间距为 d,在上极板的中间开一小孔,使质量为 m 的微小带电油滴从这个小孔落到极板中,忽略空气浮力,当极板上没加电压时,由于空气阻力大小与速度大小成正比,(设比例系数为 k 且 k>0)经过一段时间后即可观察到油滴以恒定的速率 V1 在空气中缓慢降落。
(1)极板上加电压 u 时可见到油滴以恒定的速率 V2 缓慢上升。试求油滴所带电量 q(用d、u、k、V1、V2 等已知量表示)。
(2)在极板上不加电压时,油滴在极板内以恒定的速率 V1 下降时,移动某一定值的竖直距离所需时间为 t1 ,加了电压 u 后以恒定速率 V2 上升同一竖直距离所需时间为 t2,然后又把电压撤除,使所考察的油滴又降落,并在极板内照射 x 射线以改变它的带电量,再在极板上加上同样的电压 u,重复上述操作测定油滴上升的时间,即可发现始终是0.00535s-1的整数倍,由此可断定:一定存在基本电荷,若已知:d=2×10-2m, m=3.2×10-16kg, t1=11.9s u=25V, g=9.8m/s2,试计算基本电荷的带电量(取两位有效数字)
美国物理学家密立根于1910年利用如图所示的实验装置,确定了电荷的不连续性,并测定了基元电荷(即基本电荷)的数值.图中雾状小油滴被喷到水平放置、间距为d的两块平行金属板上面的空间.上板有一个小孔,当油滴穿过小孔进入两板间的空间后,通过显微镜观察可测出在两板间不加电压时.油滴下降的速率,从而算出油滴质量m.再用X射线照射两板间的空气使之电离,从而使油滴带上微小的电量q.在两金属板上加电压,使金属板带上等量异种电荷,不断调节所加电压值,如果当两金属板间所加电压为U时,有一带电油滴D恰能悬浮在两板间保持平衡.
(1)该油滴带何种电荷?
(2)若已知油滴的质量为m,试求油滴所带电量q;
(3)密立根是通过测量油滴在空气中下落的终极速度来测量油滴的质量的.在两金属板未加电压时,由于空气的粘滞性,油滴受到的空气粘滞阻力f=6π作用,式中是空气的粘滞系数.实验中测得某油滴半径为r,油的密度为,该油滴匀速下落的终极速度为v,空气浮力不计.试用、、g、U、d、v表示油滴所带的电量q.(球体的体积公式为)
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