题目内容

【题目】1909年,美国物理学家密立根用如图所示的实验装置,通过研究平行金属板M、N间悬浮不动的带电油滴,比较准确地测定了电子的电荷量,因此获得1923年诺贝尔物理学奖。图中平行金属板M、N与输出电压恒为U的电源两极相连,两金属板间的距离为d,正对面积为S.现由显微镜观察发现,恰好有一质量为m的带电油滴在两金属板中央悬浮不动,已知静电力常量为k,真空的介电常数ε=1,重力加速度为g,则

A. 带电油滴的电荷量

B. 金属板M所带电量

C. 将金属板N突然下移△d,带电油滴获得向上的加速度

D. 将金属板N突然下移△d,带电油滴的电势能立即减小为原来的倍

【答案】BD

【解析】

A.带电油滴在平行板电容器中受重力和向上的电场力平衡,而匀强电场的方向向下,则油滴带负电,由平衡条件有,解得油滴的电荷量大小为为;故A错误.

B、平行板电容器的电量,而电容的大小,联立可得;而相对介电常数ε=1,则;故B正确.

CD.N板突然下移△d,电源一直接在电容器上,则电压U不变,电场力变小,为,则油滴的合外力向下,由牛顿第二定律,解得,方向向下;故C错误.

D.电容器的M板接地为0V,设油滴的位置P点距离M板为,则,电势能为,则金属板N下移△d,P点的电势为,则;故D正确.

练习册系列答案
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【题目】利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M,钩码的质量为m,打点计时器的电源为50H的交流电。

(1)实验操作步骤如下:

①挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到车做匀速运动;

②挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图乙所示;用刻度尺量出相邻计数点间的距离△x,记录在纸带上。

(2)实验数据处理及实验结论

①从图乙数据可以计算打出计数点“6”时小车的速度v6=___________m/s;(计算结果保留3位有效数字)

②将钩码重力mg视为小车受到的拉力F,当地重力速度g=9.80m/s2,利用W=mg△x算出拉力对小车做的功W,利用动能公式Ek=Mv2算出小车动能,求出动能的变化量△Ek。并把计算结果标在△Ek-W坐标中,画出的图线如图丙所示。

③从图丙中可计算出直线斜率k,从k值大小就可以判断出实验预期结论是否正确(实验预期结论是动能变化等于拉力做功)。若实验结论与预期结论相符合,则k值为___________(填“k≈1"、“k>1”或“k<1")

(3)实验结论及应用

实验结果表明,△Ek总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。从图中算出直线斜率为k,以及题中小车质量M和钩码质量m就可算出小车受到的实际拉力F,其计算公式是F=___________。

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