(2005?南匯區(qū)二模)物理學家密立根早在1911年就以下述著名的油滴實驗推斷自然界存在基元電荷,并推出了基元電荷的電量,其實驗過程如下:
如圖所示,水平放置的兩平行絕緣金屬板間距為d,在上極板的中間開一小孔,使質(zhì)量為m的微小帶電油滴從這個小孔落到極板中,忽略空氣浮力,當極板上沒加電壓時,由于空氣阻力大小與速度大小成正比(設(shè)比例系數(shù)為k,且k>O),經(jīng)過一段時間后即可觀察到油滴以恒定的速率v在空氣中緩慢降落.
(1)極板上加電壓u時可看到油滴以恒定的速率v
2緩慢上升.試求油滴所帶電量q ( 用d、u、k、v
1、v
2等已知量表示 ).
(2)在極板上不加電壓時,油滴在極板內(nèi)以恒定的速率v
1下降時,移動某一定值的豎直距離所需時間為t
1,加了電壓u后以恒定速率v
2上升同一豎直距離所需時間為t
2,然后又把電壓撤除,使所考察的油滴又降落,并對極板內(nèi)照射x射線以改變油滴的帶電量,再在極板上加上同樣的電壓u,重復上述操作測定油滴上升的時間,即可發(fā)現(xiàn)(
+
)始終是0.00535s
-1的整數(shù)倍,由此可斷定:一定存在基元電荷,若已知:d=2×10
-2m,m=3.2×10
-16kg,t
1=11.9s,u=25V,g=9.8m/s
2,試計算基元電荷的帶電量(取兩位有效數(shù)字).