Question

19．如圖為密立根油滴實(shí)驗(yàn)示意圖，兩平行板間距為0.5cm，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，板間電壓為0，從上板小孔漂入的帶電油滴能勻速下降．合上電鍵S，板間電壓為150V，油滴由下降轉(zhuǎn)為上升，最后恰好勻速上升．若上升和下降過程中阻力相等，油滴質(zhì)量為4.8×10^-16Kg，取g=10m/S²．求油滴的帶電量并說明電性．

Answer 1

分析 當(dāng)平行金屬板間不加電壓時(shí)，油滴最終以速度v₁豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的重力與阻力平衡，大小相等，可列出方程，
當(dāng)上板帶正電，下板帶負(fù)電，兩板間的電壓為U時(shí)，帶電油滴恰好能以速度v₂豎直向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場力與重力、阻力相平衡，列出方程，
觀察到油滴向下和向上勻速運(yùn)動(dòng)的速率相等，由此得出電場力與重力的關(guān)系，即可解答．

解答 解：由題意得，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，由于空氣阻力大小與速度大小成正比，勻速下降，重力與阻力相等，即：mg=kv₁
合上電鍵S時(shí)，油滴在電場中恰好勻速上升時(shí)，則有：qE=mg+kv₂
若上升和下降過程中阻力相等，即kv₁ =kv₂ ；
且E=$\frac{U}jguqejz$
聯(lián)立得：q=$\frac{2mgd}{U}$，
將各數(shù)據(jù)代入公式得帶電量：q=3.2×10^-19C．
油滴所受電場力方向與電場強(qiáng)度方向相反，油滴帶負(fù)電．
答：油滴的帶電量3.2×10^-19C，且?guī)ж?fù)電．

點(diǎn)評(píng) 本題是密立根測量油滴電荷量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)質(zhì)是平衡問題，根據(jù)平衡條件即可求解．