1897年湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后,許多科學(xué)家為測量電子的電荷量做了大量的探索。1907~1916年密立根用帶電油滴進(jìn)行實驗,發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量是某一數(shù)值e的整數(shù)倍,于是稱這數(shù)值e為基本電荷。
如圖所示,完全相同的兩塊金屬板正對著水平放置,板間距離為d。當(dāng)質(zhì)量為m的微小帶電油滴在兩板間運動時,所受空氣阻力的大小與速度大小成正比。兩板間不加電壓時,可以觀察到油滴豎直向下做勻速運動,通過某一段距離所用時間為t1;當(dāng)兩板間加電壓U(上極板的電勢高)時,可以觀察到同一油滴豎直向上做勻速運動,且在時間t2內(nèi)運動的距離與在時間t1內(nèi)運動的距離相等。忽略空氣浮力,重力加速度為g。
(1)判斷上述油滴的電性,要求說明理由;
(2)求上述油滴所帶的電荷量Q;
(3)在極板間照射X射線可以改變油滴的帶電量。再采用上述方法測量油滴的電荷量。如此重復(fù)操作,測量出油滴的電荷量Qi,如下表所示。如果存在基本電荷,那么油滴所帶的電荷量Qj應(yīng)為某一最小單位的整數(shù)倍,油滴電荷量的最大公約數(shù)(或油滴帶電量之差的最大公約數(shù))即為基本電荷e。請根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)求出基本電荷的電荷量e (保留3位有效數(shù)字)。
實驗次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
電荷量Qi(10-18C) | 0.95 | 1.10 | 1.41 | 1.57 | 2.02 |
(1)負(fù)電(2)(3)1.54×10-19C
解析試題分析:(1)當(dāng)極板上加了電壓U后,該油滴豎直向上做勻速運動,說明油滴受到的電場力豎直向上,與板間電場的方向相反,所以該油滴帶負(fù)電。
(2)設(shè)油滴運動時所受空氣阻力f與速度大小v滿足關(guān)系f=kv
當(dāng)不加電場時,設(shè)油滴以速率v1勻速下降,受重力和阻力而平衡,即
當(dāng)極板加電壓U時,設(shè)油滴以速率v2勻速上升,受電場力、重力和阻力,即
根據(jù)題意
解得
(3)
可以看出,油滴帶電量之差都近似為某個數(shù)的整數(shù)倍,即
所以
考點:此題考查密立根油滴實驗;勻速直線運動的受力平衡問題。
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在傾角為θ的光滑絕緣斜面底端O點固定一帶電量為-Q的點電荷,一質(zhì)量為m的帶電小滑塊(可視為點電荷)從距斜面底端4L的A點無初速度釋放,下滑到B點時,速度達(dá)最大值v,已知O、B兩點間的距離為3L,重力加速度為g,靜電力常量為k。
求:(1)小滑塊的所帶電荷量的絕對值q和電性;(2)A、B兩點間的電勢差UAB。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
風(fēng)洞實驗室中可產(chǎn)生水平向右方向的大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力,F(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實驗室,小球孔徑略大于細(xì)桿直徑。已知小球的重力為G。
(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時,調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小,使小球在桿上作勻速運動,這時小球所受的風(fēng)力大小為重力的0.5倍,求小球與桿間的滑動摩擦因數(shù)。
(2)若將桿與水平方向間夾角為37°并固定,要使小球在細(xì)桿上勻速上滑,應(yīng)將水平風(fēng)力調(diào)到多大?(sin37°=0.6,co37°=0.8)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(9分)如圖所示,兩個完全相同的球,重力大小均為 ,兩球與水平地面間的動摩擦因數(shù)都為,且假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,一根輕繩兩端固結(jié)在兩個球上,在繩的中點施加一個豎直向上的拉力,當(dāng)繩被拉直后,兩段繩間的夾角為.問當(dāng)F至少為多大時,兩球?qū)l(fā)生滑動?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(8分)如圖所示,水平地面上放置一個質(zhì)量為m的物體,在與水平方向成θ角、斜向右上方的拉力F的作用下沿水平地面運動。物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。求:
(1)若物體在拉力F的作用下能始終沿水平面向右運動,拉力F的大小范圍;
(2)已知m=10 kg、μ=0.5,g=10m/s2,若物體以恒定加速度a=5m/s2向右做勻加速直線運動,維持這一加速度的拉力F的最小值。
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
有同學(xué)利用如圖所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則:在豎直木板上鋪有白紙,固定兩個光滑的滑輪A和B,將繩子打一個結(jié)點O,每個鉤碼的質(zhì)量相等,當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時,根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力TOA、TOB和TOC,回答下列問題:
(1)改變鉤碼個數(shù),其中不能完成實驗的是
A.鉤碼的個數(shù)N1=N2=3,N3=7 |
B.鉤碼的個數(shù)N1=N3=4,N2=7 |
C.鉤碼的個數(shù)N1=N2=N3=7 |
D.鉤碼的個數(shù)N1=6,N2=7,N3=8 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,輕桿BC的C點用光滑鉸鏈與墻壁固定,桿的B點通過水平細(xì)繩AB使桿與豎直墻壁保持30°的夾角.若在B點懸掛一個定滑輪(不計重力),某人用它勻速地提起重物.已知重物的質(zhì)量m=30 kg,人的質(zhì)量M=50 kg,g取10 m/s2.試求:
(1)此時地面對人的支持力的大小;
(2)輕桿BC和繩AB所受力的大。
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
下列關(guān)于牛頓運動定律的描述正確的是( )
A.慣性是由物體的速度和質(zhì)量共同決定的 |
B.牛頓利用理想斜面實驗否定了“力是維持物體運動的原因” |
C.牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特殊情形,彼此獨立 |
D.一對作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力 |
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
牛頓的三大運動定律構(gòu)成了物理學(xué)和工程學(xué)的基礎(chǔ).它的推出、地球引力的發(fā)現(xiàn)和微積分的創(chuàng)立使得牛頓成為過去一千多年中最杰出的科學(xué)巨人之一.下列說法中正確的是( ).
A.牛頓第一定律是牛頓第二定律的一種特例 |
B.牛頓第二定律在非慣性系中不成立 |
C.兩物體之間的作用力和反作用力是一對平衡力 |
D.為紀(jì)念牛頓,人們把“力”定義為基本物理量,其基本單位是“牛頓” |
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