美國科學家密立根通過油滴實驗,首次測量了最小電荷量,并獲得了1923年的諾貝爾獎。他設計的實驗裝置如圖,用噴霧器向一個透明的圓柱形容器里噴入帶電油滴,油液被噴射撕裂成油滴時,一般都是帶負電的。將容器中 A、B板接入電路。我們可以通過改變極板間的電壓來控制油滴的運動,假設極板間為勻強電場。

(1)在虛框內(nèi)畫出控制電路圖,可用的器材有:滑動變阻器、電壓表;并標出直流電源的正負極。
(2)調(diào)節(jié)電壓,使油滴處于懸浮狀態(tài)。兩極板電壓為U,極板間距為d,設油滴質(zhì)量為m,帶電量為q。請畫出油滴的受力分析圖,并寫出平衡方程。
(3)由此可知,為測得電荷量q,需要測量油滴質(zhì)量m。因m很小,需用如下方法測定:兩極板不加電壓,若油滴在下落時只受到重力和空氣阻力,空氣阻力與下落速度成正比。請定性分析油滴由靜止開始下落過程中的運動情況。
(4)根據(jù)斯托克斯定律可得空氣阻力f=6πrηv,其中η是空氣的黏滯系數(shù),r是油滴半徑(油滴近似成球形),v為油滴下降的速率。請通過已有的知識,寫出黏滯系數(shù)η的單位(用國際基本單位表示)。
(5)油滴近似看成球形(半徑未知),密度為ρ。測得油滴穩(wěn)定運動時在t時間內(nèi)向下通過的位移為l,請寫出油滴質(zhì)量m的表達式。(表達式中含有ρ、t、l、η等物理量)。
(6)寫出油滴電量q的表達式。
(7)重復對許多油滴進行實驗之后,發(fā)現(xiàn)油滴電荷量皆為某最小固定值的整數(shù)倍。此最小帶電量數(shù)值為 1.6×10-191.6×10-19C,我們稱之為 元電荷元電荷。
【答案】1.6×10-19;元電荷
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:37引用:1難度:0.4
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