◎ 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v2缓慢上升．试求油滴所带电量q （ 用d、u、k、v1、v2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 t1 + 1 t2 ）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=2×10-2m，m=3.2×10-16kg，t1=11.9s，u=25V，g=9.8m/s2，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=kv1，① 当极板上加电压u时，由题得；q u d =mg+kv2    ② 由①、②得，q= dk(v1+v2) u                ③ （2）由题意得，v1t1=v2t2               ④            1 t1 + 1 t2 =0.00535ns-1（n为整数）  ⑤ 由以上①-⑤式得，q= 0.00535dmgt1n 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= 0.00535dmgt1 u 代入解得，e=1.6×10-19C 答： （1）滴所带电量q= dk(v1+v2) u ． （2）基元电荷的带电量为e=1.6×10-19C．

◎ 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。