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

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

题型:浦东新区一模难度:来源:
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=6πηrv作用,式中η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ρ,该油滴匀速下落的终极速度为v,空气浮力不计.试用η、ρ、g、U、d、v表示油滴所带的电量q.(球体的体积公式为V=
4
3
πr3
魔方格
答案
(1)加电压U时,粒子平衡,电场强度向下,电场力向上,故带负电;
(2)油滴受到的电场力等于它所受到的重力,有qE=mg
E=
U
d

q=
mgd
U

(3)当油滴匀速下落时,有mg=6πηrv
ρg?
4
3
πr3=6πηrv

r=


9ηv
2ρg

①式也可改写为:q=ρ?
4
3
πr3gd/U

把②式代入③式,可得油滴所带电荷量:q=
6πηdv
U


9ηv
2ρg
=
9πηdv
U


2ηv
ρg
=
9πηdv
ρgU


2ρgηv

答:(1)该油滴带负电荷;
(2)油滴所带电量q为
mgd
U

(3)油滴所带的电量q为
9πηdv
ρgU


2ρgηv
举一反三
如图所示,猎人非法猎猴,用两根轻绳将猴子悬于空中,猴子处于静止状态.以下相关说法正确的是(  )
A.猴子受到三个力的作用
B.绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡
C.地球对猴子的引力与猴子对地球的引力与是一对作用力和反作用力
D.人将绳子拉得越紧,猴子受到的合力越大
魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,质量不计的定滑轮通过轻绳挂在B点,另一轻绳一端系一重物C,绕过滑轮后另一端固定在墙上A点.现将B点或左或右移动一下,若移动过程中AO段绳子始终水平,且不计摩擦,则悬点B受绳拉力F的情况是(  )
A.B左移,F增大
B.B右移,F增大
C.无论B左移右移,F都保持不变
D.无论B左移右移,F都增大
魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,两平行导轨与水平面成θ角倾斜放置,电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路,细杆与导轨间的摩擦不计.整个装置分别处在图所示的各匀强磁场中,其中不可能使金属细杆处于静止状态的是(  )
A.
魔方格
B.
魔方格
C.
魔方格
D.
魔方格
题型:徐州模拟难度:| 查看答案
如图所示,轻绳MO和NO共同吊起质量为m的重物.MO与NO垂直,MO与竖直方向的夹角θ=30°.已知重力加速度为g.则(  )
A.MO所受的拉力大小为


3
2
mg
B.MO所受的拉力大小为
2


3
3
mg
C.NO所受的拉力大小为


3
3
mg
D.NO所受的拉力大小为2mg
魔方格
题型:东城区模拟难度:| 查看答案
如图是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图,一根绳绕过两个定滑轮和动滑轮后各挂着一个相同的重物,与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎(图中是用手指代替颈椎做实验),整个装置在同一竖直平面内.如果要增大手指所受的拉力,可采取的方法是(  )
A.只增加绳的长度B.只增加重物的重量
C.只将手指向下移动D.只将手指向上移动
魔方格
题型:西安三模难度:| 查看答案
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