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电荷、元电荷
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物理学家密立根早在1911年就以下述著名的油滴实验推断自然界存在基元电荷，并推出了基元电荷的电量，其实验过程如下：如图所示，水平放置的两平行绝缘金属板间距为d，在上极板
网友投稿 2022-11-27 00:00:00 互联网
◎ 题目
物理学家密立根早在1911年就以下述著名的油滴实验推断自然界存在基元电荷，并推出了基元电荷的电量，其实验过程如下：
如图所示，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＞O），经过一段时间后即可观察到油滴以恒定的速率v在空气中缓慢降落．
（1）极板上加电压u时可看到油滴以恒定的速率v
2
缓慢上升．试求油滴所带电量q （ 用d、u、k、v
1
、v
2
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v
1
下降时，移动某一定值的竖直距离所需时间为t
1
，加了电压u后以恒定速率v
2
上升同一竖直距离所需时间为t
2
，然后又把电压撤除，使所考察的油滴又降落，并对极板内照射x射线以改变油滴的带电量，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的时间，即可发现（
1
t
1
+
1
t
2
）始终是0.00535s
-1
的整数倍，由此可断定：一定存在基元电荷，若已知：d=2×10
-2
m，m=3.2×10
-16
kg，t
1
=11.9s，u=25V，g=9.8m/s
2
，试计算基元电荷的带电量（取两位有效数字）．
◎ 答案
（1）当极板上没加电压时，得到：mg=kv
1
，①
当极板上加电压u时，由题得；q
u
d
=mg+kv
2
②
由①、②得，q=
dk(
v
1
+
v
2
)
u
③
（2）由题意得，v
1
t
1
=v
2
t
2
④
1
t
1
+
1
t
2
=0.00535ns
-1
（n为整数） ⑤
由以上①-⑤式得，q=
0.00535dmg
t
1
n
u
可见，粒子所带电量是基元电荷所带电量的整数倍，基元电荷的带电量为
e=
0.00535dmg
t
1
u
代入解得，e=1.6×10
-19
C
答：
（1）滴所带电量q=
dk(
v
1
+
v
2
)
u
．
（2）基元电荷的带电量为e=1.6×10
-19
C．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“物理学家密立根早在1911年就以下述著名的油滴实验推断自然界存在基元电荷，并推出了基元电荷的电量，其实验过程如下：如图所示，水平放置的两平行绝缘金属板间距为d，在上极板…”主要考查了你对 【共点力的平衡】，【电荷、元电荷】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/390632.html
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