题目内容

3．密立根油滴实验原理如图所示．两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间电压为U，形成竖直向下场强为E的匀强电场．用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴．通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，则下列说法正确的是（　　）
A．悬浮油滴带负电
B．悬浮油滴的电荷量为$\frac{mg}{U}$
C．增大场强，悬浮油滴将向下运动
D．油滴的电荷量一定是电子电量的整数倍

分析 带电荷量为q的油滴静止不动，所受的电场力与重力平衡，由平衡条件分析微粒的电性和带电量，从而即可求解．

解答 解：A、带电荷量为q的油滴静止不动，则油滴受到向上的电场力；题图中平行板电容器上极板带正电，下极板带负电，故板间场强方向竖直向下，则油滴带负电，故A正确；
B、根据平衡条件，有：mg=q$\frac{U}{d}$，故q=$\frac{mgd}{U}$，然后发现q总是某个最小值的整数倍，故B错误；
C、根据平衡条件，有：mg=qE，当增大场强，电场力增大，则悬浮油滴将向上运动，故C错误；
D、不同油滴的所带电荷量虽不相同，但都是某个最小电荷量（元电荷）的整数倍，故D正确；
故选：AD

点评 本题关键是明确密立根油滴实验的实验原理，密立根通过该实验测量出电子的电荷量而获得诺贝尔物理奖，注意运用电场力与重力平衡，及理解带电荷量是元电荷的整数倍．

练习册系列答案
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4．飞机着陆后做匀变速直线运动，8s内前进了360m，此时速度减为着陆时速度的一半．试求：
（1）飞机着陆时的速度；
（2）飞机着陆后20s时距着陆点多远．
5．一条东西方向的平直公路边上有两块路牌A、B，A在西，B在东，一辆匀速行驶的汽车自东向西经过路牌B时，一只小鸟恰自A路牌向B匀速飞去，小鸟飞到汽车正上方立即折返，以原速率飞回A，过一段时间后，汽车也行驶到A．以向东为正方向，它们的位移一时间图象如图所示，图中t2=2t1，由图可知（　　）
A．小鸟的速率是汽车速率的三倍
B．相遇时小鸟与汽车位移的大小之比是3：1
C．小鸟飞行的总路程是汽车的1.5倍
D．小鸟和汽车在0～t2时间内位移相等
11．如图（甲）的演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多用锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停地跳动．

现取以下简化模型进行定量研究：
如图（乙）所示，电容为C的平行板电容器的极板A和B水平放置，相距为d，与电动势为E、内阻可不计的电源相连．设两板之间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点．假设小球与极板发生碰撞后，小球的速度立即变为零，带电情况也立即改变，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的k倍（k＜＜1）．不计带电小球对极板间匀强电场的影响．重力加速度为g．
（1）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势E至少应大于多少？
（2）设上述条件已满足在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动．求：
①在T时间内小球往返运动的次数；
②在T时间内电源输出的平均功率．
18．（1）根据打出的纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起点O的距离为x0，点A、C间的距离为x1，点C、E间的距离为x2，交流电的周期为T，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$．

（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，我们可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是重锤的质量m（写出名称和符号），重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小F=m（g-$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$）．
8．用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，已知重力加速度为g，即可验证机械能守恒定律．
①下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；
C．用天平测量出重锤的质量；
D．先释放悬挂纸带的夹子，然后接通电源开关打出一条纸带；
E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能．
其中没有必要或操作不恰当的步骤是BCD（填写选项对应的字母）
②如图2所示是实验中得到一条纸带，将起始点记为O，并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点，分别记为A、B、C、D、E、F，量出与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流电的周期为T，设重锤质量为m，则在打E点时重锤的动能为$\frac{m（{h}_{6}-{h}_{4}）^{2}}{8{T}^{2}}$，在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为mgh5．
③在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于（填“大于”或“小于”）重锤增加的动能，主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，为了测定阻力大小，可算出②问中纸带各点对应的速度，分别记为v1至v0，并作v${\;}_{n}^{2}$-hn图象，如图3所示，直线斜率为k，则可测出阻力大小为$m（g-\frac{k}{2}）$．
15．学校实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度，该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω•m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度．

可供使用的器材有：
电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω
电压表：量程3V，内阻约为9kΩ
滑动变阻器R1：最大阻值5Ω
滑动变阻器R2：最大阻值20Ω
定值电阻：R0=3Ω
电源：电动势6V，内阻可不计，开关、导线若干．
回答下列问题：
（1）实验中滑动变阻器应选R2（选填“R1”或“R2”），闭合开关S前应将滑片移至a（选填“a”或“b”）端．
（2）在实物图丙中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接．
（3）调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A，电压表示数如图乙所示，其读数为2.30V．
（4）根据电路图用公式Rx=ρ$\frac{l}{S}$和Rx=$\frac{U}{I}-{R_0}$，可求得导线实际长度为94m．
12．在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m=1.00kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02s打一次点，g取9.8m/s2．求：
（1）该实验所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需BD（填字母代号）中的器材．
A．直流电源               B．交流电源
C．秒表                   D．毫米刻度尺
（2）纸带的左端（选填“左”或“右“）与重物相连；
（3）根据图上所得的数据，应取图中O点和B点来验证机械能守恒定律；
（4）打点计时器打下记数点B时，物体的速度VB=1.92 m/s（保留三位有效数字）；
（5）从点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能的减小量△EP=1.88 J，动能的增加量△EK=1.84J（保留三位有效数字）；
（6）根据题中提供的条件，可求出重锤实际下落的加速度a=9.50 m/s2．（保留三位有效数字）
（7）即使在实验操作规范，数据测量及数据处理很准确的前提下，该实验测得的△EP 也一定略大于△EK，这是实验存在系统误差的必然结果，试分析该系统误差产生的主要原因为重锤下落过程中受到阻力的作用，机械能有损失．
13．在倾角为θ的光滑斜面上，放置一段通有电流强度I，长度L，质量为m的导体棒（电流方向向里），如图所示，已知重力加速度为g．
①若空间中有竖直向上的匀强磁场，要使导体棒静止在斜面上，则磁感应强度B是多少；
②若磁场方向与纸面平行，要使导体棒静止在斜面上且对斜面无压力，所加的匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向如何．

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