如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图,两块水平放置的金属板间距为d.油滴从喷雾器的喷嘴喷出时,由于与喷嘴摩擦而带负电.油滴散布在油滴室中,在重

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 共点力的平衡/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图,两块水平放置的金属板间距为d.油滴从喷雾器的喷嘴喷出时,由于与喷嘴摩擦而带负电.油滴散布在油滴室中,在重力作用下,少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间.当平行金属板间不加电压时,由于受到气体阻力的作用,油滴最终以速度v1竖直向下匀速运动;当上板带正电,下板带负电,两板间的电压为U时,带电油滴恰好能以速度v2竖直向上匀速运动.已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比,油滴密度为ρ,已测量出油滴的直径为D(油滴可看做球体,球体体积公式V=
1
6
πD3),重力加速度为g.
(1)设油滴受到气体的阻力f=kv,其中k为阻力系数,求k的大小;
(2)求油滴所带电荷量.
魔方格

◎ 答案

(1)油滴速度为v1时所受阻力f1=kv1
油滴向下匀速运动时,重力与阻力平衡,则有 f1=mg,
  m=ρV=
1
6
πρD3
则解得   k=
1
6v1
πρD3g     
(2)设油滴所带电荷量为q,油滴受到的电场力F=qE=q
U
d

油滴向上匀速运动时,阻力向下,油滴受力平衡,kv2+mg=q
U
d

则油滴所带电荷量q=
ρπD3gd(v1+v2)
6Uv1

答:(1)k的大小为
1
6v1
πρD3g;
(2)油滴所带电荷量为
ρπD3gd(v1+v2)
6Uv1

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图,两块水平放置的金属板间距为d.油滴从喷雾器的喷嘴喷出时,由于与喷嘴摩擦而带负电.油滴散布在油滴室中,在重…”主要考查了你对  【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【共点力的平衡】,【电场强度的定义式】  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。

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