美国物理学家密立根早在1911年以著名的油滴实验,推断自然界存在基本电荷,并测得了基本电荷的电荷量,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度υ1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υ2缓慢上升,试求油滴所带电荷量q(用d,U,k,υ1,υ2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υ1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υ2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,并在极板内照射X射线以改变它的带电荷量,再在极板上加上同样的电压U,重复上述操作,测定油滴上升及下降的时间,即可发现(1t1+1t2)始终是0.00535s-1的整数倍,由此可断定:一定存在基本电荷(最小单元电荷),若已知d=2×10-2m,m=3.2×10-16kg,t1=11.9s,U=25V,取g=9.8m/s2,试计算基本电荷的带电荷量?
1
t
1
+
1
t
2
【考点】密立根油滴实验;匀强电场中电势差与电场强度的关系.
【答案】见试题解答内容
【解答】
【点评】
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