题目内容
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 |
(1)负电(2)(3)1.54×10-19C
解析试题分析:(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
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
根据题意
解得
(3)
可以看出,油滴带电量之差都近似为某个数的整数倍,即
所以
考点:此题考查密立根油滴实验;匀速直线运动的受力平衡问题。
有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则:在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将绳子打一个结点O,每个钩码的质量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC,回答下列问题:
(1)改变钩码个数,其中不能完成实验的是
A.钩码的个数N1=N2=3,N3=7 |
B.钩码的个数N1=N3=4,N2=7 |
C.钩码的个数N1=N2=N3=7 |
D.钩码的个数N1=6,N2=7,N3=8 |
; ;
(3)在实验室中按该方案做该实验时,引起误差的主要原因是 。
下列关于牛顿运动定律的描述正确的是( )
A.惯性是由物体的速度和质量共同决定的 |
B.牛顿利用理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因” |
C.牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特殊情形,彼此独立 |
D.一对作用力与反作用力一定是同种性质的力 |
牛顿的三大运动定律构成了物理学和工程学的基础.它的推出、地球引力的发现和微积分的创立使得牛顿成为过去一千多年中最杰出的科学巨人之一.下列说法中正确的是( ).
A.牛顿第一定律是牛顿第二定律的一种特例 |
B.牛顿第二定律在非惯性系中不成立 |
C.两物体之间的作用力和反作用力是一对平衡力 |
D.为纪念牛顿,人们把“力”定义为基本物理量,其基本单位是“牛顿” |