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题目
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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e的整数倍,于是称这一数值e为基本电荷.
如图所示,两块完全相同的金属极正对着水平放置,板间的距离为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tl;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tl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,请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e(保留到小数点后两位).
答案
核心考点
试题【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e的整数倍,】;主要考察你对滑动摩擦力等知识点的理解。[详细]
举一反三
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实验次序12345
电荷量Qi(10-18C)0.951.101.411.572.02
(1)当极板上加了电压U后,该油滴竖直向上做匀速运动,说明油滴受到的电场力竖直向上,与板间电场的方向相反,所以该油滴带负电.                     
(2)设油滴运动时所受空气阻力f与速度大小v满足关系为:f=kv
当不加电场时,设油滴以速率v1匀速下降,受重力和阻力而平衡,即:
mg=kv1           
当极板加电压U时,设油滴以速率v2匀速上升,受电场力、重力和阻力,即:
QE=mg+kv2
其中:E=
U
d
   
根据题意有:v1t1=v2t2  
解得:Q=
mgd(t1+t2)
Ut2
  
(3)如果存在基本电荷,那么油滴所带的电荷量Q应为某一最小单位的整数倍,即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)为基本电荷e.由于
Q2-Q1=0.15×10-18C,Q3-Q2=0.31×10-18C,Q4-Q3=0.16×10-18C,Q5-Q4=0.45×10-18C
可以看出,油滴带电量之差都近似为某个数的整数倍,即:
Q2-Q1=e1,Q3-Q2=2e2,Q4-Q3=e3,Q5-Q4=3e4
所以:e=
e1+e2+e3+e4
4
=1.54×10-19C
答:(1)该油滴带负电,分析如上;
(2)油滴所带的电荷量Q为
mgd(t1+t2)
Ut2

(3)基本电荷的电荷量e约为1.54×10-19C.
如图所示,水平轻杆CB长1m,轻杆与墙通过转轴O连接.现在离B点20cm处D点挂一重50N的物体,则绳AB中的拉力为______N;O对C的作用力的方向沿______(填“水平”、“斜向上”、“斜向下”)魔方格
如图所示,均匀细杆AB质量为M,A端装有转轴,B端连接细线通过滑轮和质量为m的重物C相连,若杆AB呈水平,细线与水平方向夹角为θ 时恰能保持平衡,则杆对轴A有作用力大小下面表达式中正确的有(  )
A.mgB.
Mg
2sinθ
C.


M2-2Mm sinθ+m2g
D.Mg-mg sin θ
魔方格
如图,在倾角θ 为37°的固定光滑斜面上放着一块质量不计的薄板,水平放置的棒OA,A端搁在薄板上,O端装有水平转轴,将薄板沿斜面向上和向下匀速拉动时所需拉力大小之比为2:3,则棒对板的压力大小之比为______,棒和板间的滑动摩擦系数为______.(cos37°=0.8   sin37°=0.6)魔方格
如图所示,磁场的方向垂直于xy平面向里,磁感强度B沿y方向没有变化,沿x方向均匀增加,每经过1cm增加量为1.0×10-4T,即
△B
△x
=1.0×10-4T/cm,有一个长L=20cm,宽h=10cm的不变形的矩形金属线圈,以v=20cm/s的速度沿x方向运动.则线圈中感应电动势E为______,若线圈电阻R=0.02Ω,为保持线圈的匀速运动,需要外力大小为______.魔方格
如图所示,光滑固定的竖直杆上套有一个质量m=0.4kg的小物块A,不可伸长的轻质细绳通过固定在墙壁上、大小可忽略的定滑轮D,连接物块A和小物块B,虚线CD水平,间距d=1.2m,此时连接物块A的细绳与竖直杆的夹角为37°,物块A恰能保持静止.现在物块B的下端挂一个小物块Q,物块A可从图示位置上升并恰好能到达C处.不计摩擦和空气阻力,cos37°=0.8、sin37°=0.6,
重力加速度g取10m/s2.求:
(1)物块A到达C处时的加速度大小;
(2)物块B的质量;
(3)物块Q的质量.魔方格