如图所示,密立根油滴实验的装置示意图。一带负电油滴处于水平放置的两平行金属板A、B之间。当平行板不带电时,油滴由于受到重力作用加速下落,速率变大,受到的空气阻力也变大,因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落。当上极板A带负电,下极板B带等量正电时,两极板之间形成的电场可看作匀强电场且电场强度为E,该油滴下落的最终速率为v2.已知运动中油滴受到的阻力可由公式f=kv计算(其中k为常数),速率v1、v2、常数k、电场强度E均为已知,带电油滴运动过程中始终未触及极板。求:
(1)油滴的重力G;
(2)油滴所带的电量大小q;
(3)若将两极板A、B上所带电荷互换,请分析油滴的运动过程,并求出最终速率v3。
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如图所示,密立根油滴实验的装置示意图。一带负电油滴处于水平放置的两平行金属板A、B之间。当平行板不带电时,油滴由于受到重力作用加速下落,速率变大,受到的空气阻力也变大,因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落。当上极板A带负电,下极板B带等量正电时,两极板之间形成的电场可看作匀强电场且电场强度为E,该油滴下落的最终速率为v2.已知运动中油滴受到的阻力可由公式f=kv计算(其中k为常数),速率v1、v2、常数k、电场强度E均为已知,带电油滴运动过程中始终未触及极板。求:
(1)油滴的重力G;
(2)油滴所带的电量大小q;
(3)若将两极板A、B上所带电荷互换,请分析油滴的运动过程,并求出最终速率v3。
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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,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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如图,一带负电的油滴处于水平放置的两平行金属板A、B 之间。当平行板不带电时,油滴在重力和空气阻力的作用下,最终以速率v1匀速下落。当上极板A带负电,下极板B带等量正电时,金属板间匀强电场的电场强度为大小为E,油滴下落的最终速率为v2。已知运动中油滴受到的空气阻力大小f与速率v的关系为f=Kv(其中K为常数)。速率v1、v2、常数K、电场强度E 均已知,带电油滴始终未触及极板。
(1)通过分析说明,油滴在电场中静止起在释放后,它的加速度、速度、电势能如何变化;
(2)求油滴所带的电量大小q;
(3)若将两极板A、B 上所带电荷互换,油滴将向上运动,求油滴上升的最终速率v3。
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如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图,两块水平放置的金属板间距为d.油滴从喷雾器的喷嘴喷出时,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平行金属板间。当平行金属板间不加电压时,由于受到气体阻力的作用,油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动;当上板带正电,下板带负电,两板间的电压为U时,带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比,油滴密度为ρ,已测量出油滴的直径为D(油滴可看做球体,球体体积公式V=πD3/6),重力加速度为g.
(1)设油滴受到气体的阻力f=kv,其中k为阻力系数,k= _______;
(2)油滴所带电荷量q= ______。
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美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置,最先测出了电子的电荷量,被称为密立根油滴实验。如图,两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接,板间产生匀强电场,方向竖直向下,图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
(1)若要测出该油滴的电荷量,需要测出的物理量有__________。
A.油滴质量m B.两板间的电压U
C.两板间的距离d D.两板的长度L
(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=________(已知重力加速度为g)
(3)在进行了几百次的测量以后,密立根发现油滴所带的电荷量虽不同,但都是某个最小电荷量的整数倍,这个最小电荷量被认为是元电荷,其值为e=__________C。
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