物理学家密立根早在1911年曾经以下述著名的油滴实验推断自然界存在基本电荷,并推出了基本电荷的电量,其实验过程...
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物理学家密立根早在1911年曾经以下述著名的油滴实验推断自然界存在基本电荷,并推出了基本电荷的电量,其实验过程如下:
水平放置的两平行绝缘金属板间距为 d,在上极板的中间开一小孔,使质量为 m 的微小带电油滴从这个小孔落到极板中,忽略空气浮力,当极板上没加电压时,由于空气阻力大小与速度大小成正比,(设比例系数为 k 且 k>0)经过一段时间后即可观察到油滴以恒定的速率 V1 在空气中缓慢降落。
(1)极板上加电压 u 时可见到油滴以恒定的速率 V2 缓慢上升。试求油滴所带电量 q(用d、u、k、VV2 等已知量表示)。
(2)在极板上不加电压时,油滴在极板内以恒定的速率 V1 下降时,移动某一定值的竖直距离所需时间为 t1 ,加了电压 u 后以恒定速率 V2 上升同一竖直距离所需时间为 t2,然后又把电压撤除,使所考察的油滴又降落,并在极板内照* x *线以改变它的带电量,再在极板上加上同样的电压 u,重复上述*作测定油滴上升的时间,即可发现始终是0.00535s-1的整数倍,由此可断定:一定存在基本电荷,若已知:d=2×10-2m, m=3.2×10-16kg, t1=11.9s u=25V, g=9.8m/s2,试计算基本电荷的带电量(取两位有效数字)
【回答】
解:(1)由题意得: ①
油滴在电场中缓慢上升时:
②
由①②解得 ③
(2)由题意知: ④
(n为整数) ⑤
①②③④⑤式可解得
⑥
显然:粒子所带电量为的整数倍。
∴ 基本电荷的带电量
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:综合题
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