实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电荷量Qi(10-18C) | 0.95 | 1.10 | 1.41 | 1.57 | 2.02 |
高三物理解答题中等难度题
(18分)1897年汤姆逊发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907-1916年密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值的整数倍,于是称这数值为基本电荷。
如图所示,完全相同的两块金属板正对着水平放置,板间距离为。当质量为的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为;当两板间加电压(上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间内运动的距离与在时间内运动的距离相等。忽略空气浮力。重力加速度为。
(1)判断上述油滴的电性,要求说明理由;
(2)求上述油滴所带的电荷量;
(3)在极板间照射X射线可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作,测量出油滴的电荷量如下表所示。如果存在基本电荷,请根据现有数据求出基本电荷的电荷量(保留到小数点后两位)。
实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电荷量 | 0.95 | 1.10 | 1.41 | 1.57 | 2.02 |
高三物理计算题简单题查看答案及解析
(18分)1897年汤姆逊发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907-1916年密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值的整数倍,于是称这数值为基本电荷。
如图所示,完全相同的两块金属板正对着水平放置,板间距离为。当质量为的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为;当两板间加电压(上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间内运动的距离与在时间内运动的距离相等。忽略空气浮力。重力加速度为。
(1)判断上述油滴的电性,要求说明理由;
(2)求上述油滴所带的电荷量;
(3)在极板间照射X射线可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作,测量出油滴的电荷量如下表所示。如果存在基本电荷,请根据现有数据求出基本电荷的电荷量(保留到小数点后两位)。
实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电荷量 | 0.95 | 1.10 | 1.41 | 1.57 | 2.02 |
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实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电荷量Qi(10-18C) | 0.95 | 1.10 | 1.41 | 1.57 | 2.02 |
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1897年汤姆孙发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907~1916年密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍,于是称这数值e为基本电荷。
如图所示,完全相同的两块金属板正对着水平放置,板间距离为d。当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为t1;当两板间加电压U(上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间t2内运动的距离与在时间t1内运动的距离相等。忽略空气浮力,重力加速度为g。
(1)判断上述油滴的电性,要求说明理由;
(2)求上述油滴所带的电荷量Q;
(3)在极板间照射X射线可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作,测量出油滴的电荷量Qi,如下表所示。如果存在基本电荷,那么油滴所带的电荷量Qj应为某一最小单位的整数倍,油滴电荷量的最大公约数(或油滴带电量之差的最大公约数)即为基本电荷e。请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e (保留3位有效数字)。
实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电荷量Qi(10-18C) | 0.95 | 1.10 | 1.41 | 1.57 | 2.02 |
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电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的.他测定了数千个带电油滴的电荷量,发现这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍.这个最小电荷量就是电子所带的电荷量.密立根实验的原理如图所示,A、B是两块平行放置的水平金属板,A板带正电,B板带负电.从喷雾器嘴喷出的小油滴,落到A、B两板之间的电场中.小油滴由于摩擦而带负电,调节A、B两板间的电压,可使小油滴受到的电场力和重力平衡.已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N/C,油滴半径是1.64×10-4 cm,油的密度是0.851 g/cm3,求油滴所带的电荷量.这个电荷量是电子电荷量的多少倍?(g取9.8 m/s2)
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19世纪末汤姆逊发现电子以后,美国物理学家密立根进行了多次试验,通过分析油滴在匀强电场中的受力与运动,比较准确地测定了电子的电量。下面我们在简化的情况下分析这个实验。如图所示,用喷雾器将油滴喷入电容器的两块水平的平行电极板之间时,油滴经喷射后,一般都是带电的。设油滴可视为球体,密度为ρ,空气阻力与油滴半径平方、与油滴运动速度成正比。实验中观察到,在不加电场的情况下,半径为r的小油滴1以速度v匀速降落;当上下极板间间距为d、加恒定电压U时,该油滴以速度0.5 v匀速上升。重力加速度g已知。
(1)此油滴带什么电?带电量多大?
(2)当保持极板间电压不变而把极板间距增大到2d,发现此油滴以另一速度v1匀速下落,求v1与v的比值。
(3)维持极板间距离为d, 维持电压U不变, 观察到另外一个油滴2, 半径仍为r,正以速度0.5v匀速下降,求油滴2与油滴1带电量之比
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下列说法中,正确的是( )
A.汤姆生精确地测出了电子电荷量e=1.602 177 33(49)×10-19 C
B.电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的
C.汤姆生油滴实验更重要的发现是:电荷量是量子化的,即任何电荷量只能是e的整数倍
D.通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e的值,就可以确定电子的质量
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在探索自然规律的进程中人们总结出了许多科学方法,如等效替代法、控制变量法、理想实验法等.在下列研究中,运用理想实验方法的是
A.卡文迪许测定引力常量
B.牛顿发现万有引力定律
C.密立根测得电荷量e的数值
D.伽利略得出力不是维持物体运动原因的结论
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