(18分)1897年湯姆遜發(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行實驗,發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值的整數(shù)倍,于是稱這數(shù)值為基本電荷。

       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。當(dāng)質(zhì)量為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;當(dāng)兩板間加電壓(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,且在時間內(nèi)運動的距離與在時間內(nèi)運動的距離相等。忽略空氣浮力。重力加速度為

(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

(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如下表所示。如果存在基本電荷,請根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)求出基本電荷的電荷量(保留到小數(shù)點后兩位)。

實驗次序

1

2

3

4

5

電荷量

0.95

1.10

1.41

1.57

2.02

 

【答案】

(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,所以該油滴帶負電。

(2)

(3)

【解析】(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,所以該油滴帶負電。    (4分)

(2)設(shè)油滴運動時所受空氣阻力與速度大小v滿足關(guān)系

       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

           (2分)

       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

           (2分)

                                          (2分)

       根據(jù)題意:    (1分)

       解得     (2分)

(3)如果存在基本電荷,那么油滴所帶的電荷量Q應(yīng)為某一最小單位的整數(shù)倍,即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))為基本電荷

       由于

                                               

       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

       或者采用作圖的方法:

       由于油滴所帶電荷Q是基本電荷e的

整數(shù)倍。即

       其中為整數(shù))   

       以自然數(shù)n為橫坐標,以電荷量Q為

縱坐標,建立坐標系。

       找出油滴帶電量之差的最大公約數(shù),再

將電荷量Q1與這個最大公約數(shù)的比值

(四舍五入取整)作為,將坐標()對應(yīng)的點標在坐標紙上,最后作一條直線,使這些點盡可能落在直線上,則為該直線的斜率。

       如圖2所示,。

       說明方法(3分)

    寫出結(jié)果e=1.50×10-19c~1.58×10-19c或(k為自然數(shù))(2分)

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(18分)1897年湯姆遜發(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行實驗,發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值的整數(shù)倍,于是稱這數(shù)值為基本電荷。

       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。當(dāng)質(zhì)量為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;當(dāng)兩板間加電壓(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,且在時間內(nèi)運動的距離與在時間內(nèi)運動的距離相等。忽略空氣浮力。重力加速度為。

(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

(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如下表所示。如果存在基本電荷,請根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)求出基本電荷的電荷量(保留到小數(shù)點后兩位)。

實驗次序

1

2

3

4

5

電荷量

0.95

1.10

1.41

1.57

2.02

 

 

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科目:高中物理 來源: 題型:

(18分)1897年湯姆遜發(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行實驗,發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值的整數(shù)倍,于是稱這數(shù)值為基本電荷。

       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。當(dāng)質(zhì)量為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;當(dāng)兩板間加電壓(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,且在時間內(nèi)運動的距離與在時間內(nèi)運動的距離相等。忽略空氣浮力。重力加速度為

(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;

(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如下表所示。如果存在基本電荷,請根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)求出基本電荷的電荷量(保留到小數(shù)點后兩位)。

實驗次序

1

2

3

4

5

電荷量

0.95

1.10

1.41

1.57

2.02

 

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科目:高中物理 來源:2010年河北省正定中學(xué)高三下學(xué)期第三次考試(理綜)物理部分 題型:計算題

(18分)1897年湯姆遜發(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行實驗,發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值的整數(shù)倍,于是稱這數(shù)值為基本電荷。
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。當(dāng)質(zhì)量為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;當(dāng)兩板間加電壓(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,且在時間內(nèi)運動的距離與在時間內(nèi)運動的距離相等。忽略空氣浮力。重力加速度為。

(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;
(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如下表所示。如果存在基本電荷,請根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)求出基本電荷的電荷量(保留到小數(shù)點后兩位)。

實驗次序
1
2
3
4
5
電荷量

0.95
1.10
1.41
1.57
2.02

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科目:高中物理 來源:北京市西城區(qū)2010年高三一模(理科綜合)物理部分 題型:計算題

(18分)1897年湯姆遜發(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行實驗,發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值的整數(shù)倍,于是稱這數(shù)值為基本電荷。

       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。當(dāng)質(zhì)量為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;當(dāng)兩板間加電壓(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,且在時間內(nèi)運動的距離與在時間內(nèi)運動的距離相等。忽略空氣浮力。重力加速度為。

(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

(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如下表所示。如果存在基本電荷,請根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)求出基本電荷的電荷量(保留到小數(shù)點后兩位)。

實驗次序

1

2

3

4

5

電荷量

0.95

1.10

1.41

1.57

2.02

 

 

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