物理学家密立根早在1911年就曾经以著名的油滴实验推断出自然界存在元电荷,并推算出了元电荷的电荷量.下面我们追溯这个实验过程,提出问题,请同学们自行推出结论.水平放置的两平行绝缘金属极板间的距离为d(如图所示),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间,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),经过一段时间,即可以观察到油滴以恒定的速度在空气中缓慢降落.
(1)在极板上加电压U时(上极板为正),可见到油滴以恒定速率缓慢上升,试求油滴所带电荷量q(设重力加速度为g电荷量用d、U、k、、等已知量表示).
(2)若在极板上不加电压,油滴在极板间以恒定速度降时,下降一定竖直距离所需时间为;加了电压U后以恒定速率上升同一竖直距离所需时间为,则油滴的电荷量可表示为,试用已知量d、g、U、及油滴质量m表示A;
(3)把电压撤除,并在极板间照射X射线以改变油滴的电荷量,再在极板上加上电压U,重复测定油滴的上升时间,发现始终是的整数倍,由此推论:一定存在元电荷.设该实验中测量数据如下:, ,,,g取,试计算出元电荷的电荷量.(保留两位有效数字)
高二物理解答题困难题
物理学家密立根早在1911年就曾经以著名的油滴实验推断出自然界存在元电荷,并推算出了元电荷的电荷量.下面我们追溯这个实验过程,提出问题,请同学们自行推出结论.水平放置的两平行绝缘金属极板间的距离为d(如图所示),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间,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),经过一段时间,即可以观察到油滴以恒定的速度在空气中缓慢降落.
(1)在极板上加电压U时(上极板为正),可见到油滴以恒定速率缓慢上升,试求油滴所带电荷量q(设重力加速度为g电荷量用d、U、k、、等已知量表示).
(2)若在极板上不加电压,油滴在极板间以恒定速度降时,下降一定竖直距离所需时间为;加了电压U后以恒定速率上升同一竖直距离所需时间为,则油滴的电荷量可表示为,试用已知量d、g、U、及油滴质量m表示A;
(3)把电压撤除,并在极板间照射X射线以改变油滴的电荷量,再在极板上加上电压U,重复测定油滴的上升时间,发现始终是的整数倍,由此推论:一定存在元电荷.设该实验中测量数据如下:, ,,,g取,试计算出元电荷的电荷量.(保留两位有效数字)
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十九世纪末发现电子以后,物理学家密立根通过实验比较准确地测定了电子的电荷量。如图所示为密立根实验的示意图,两块金属板水平放置,板间存在匀强电场,方向竖直向下。用一个喷雾器把许多油滴从上极板中间的小孔喷入电场,油滴由于摩擦而带电,当一些微小的带电油滴受到的电场力和重力恰好平衡时,油滴处于悬浮状态。当极板间的电压为U、距离为d时,一质量为m的油滴恰好悬浮于电场中,重力加速度为g,则该油滴( )
A. 带负电,电荷量为
B. 带正电,电荷量为
C. 带正电,电荷量为
D. 带负电,电荷量为
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在静电场理论的研究和建立的过程中,许多物理学家作出了重要贡献。下列说法中错误的是
A.自然界中的电荷只有两种,富兰克林将其分别命名为正电荷和负电荷
B.密立根通过油滴实验首先比较准确地测出了元电荷的电荷量
C.库仑通过扭秤实验得出了任意两个电荷间的库仑力F=k的规律
D.法拉第认为电荷间有相互作用力是通过电荷激发的电场而产生的
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许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献,下列表述错误的是( )
A.库仑通过扭秤实验总结出电荷间相互作用的规律
B.法拉第首先总结出磁场对电流作用力的规律
C.奥斯特发现了电流周围存在着磁场
D.密立根测出了元电荷e的数值
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下图所示的四幅图片涉及物理学史上的四个重大发现,其中说法不正确的是( )
A.卡文迪许通过扭秤实验,测出了万有引力常量
B.奥斯特通过实验研究,发现了电流周围存在磁场
C.密立根通过实验研究,测出了元电荷的数值
D.牛顿根据理想斜面实验,提出力不是维持物体运动的原因
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关于物理学史,下列说法中正确的是
A.奥斯特发现了磁场对电流的作用力
B.库仑引入“电场”的概念来描述电场的真实存在
C.安培在前人工作的基础上,通过实验研究确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的规律
D.元电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的
高二物理单选题简单题查看答案及解析
美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置,在进行了几百次的测量以后,他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,这个实验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)
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(单选)以下说法正确的是( )
A.一带负电的金属小球放在潮湿的空气中,一段时间后,发现该小球上带的负电荷几乎不存在了.这说明小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测得的,元电荷跟一个电子电荷量数值相等
C.只有体积很小的带电体才能看成点电荷
D.由公式知,当真空中的两个电荷间的距离r→0时,它们之间的静电力F→∞
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(单选)以下说法正确的是( )
A.一带负电的金属小球放在潮湿的空气中,一段时间后,发现该小球上带的负电荷几乎不存在了.这说明小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.元电荷的数值最早是由美国物理学家密立根测得的,元电荷跟一个电子电荷量数值相等
C.只有体积很小的带电体才能看成点电荷
D.由公式知,当真空中的两个电荷间的距离r→0时,它们之间的静电力F→∞
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20世纪初,美国物理学家密立根通过著名的密立根油滴实验第一次较为准确的测定了电子的电量。若在某次实验中,油滴的质量为4.80×10-11g,两水平平行金属板之间的电压为6000V,板间距离为0.6cm,如图所示,油滴在板间静止,那么油滴上基本电荷的数目是( )
A. 1 B. 3 C. 6 D. 9
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