Question

【題目】美國(guó)科學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)首次測(cè)得電子的電荷量。油滴實(shí)驗(yàn)的原理如圖所示,兩塊水平放置的平行金屬板與電源相連,上、下板分別帶正、負(fù)電荷。油滴從噴霧器噴出后,由于摩擦而帶電,經(jīng)上板中央小孔落到兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,通過顯微鏡可以觀察到油滴的運(yùn)動(dòng)情況,兩金屬板間的距離為d,忽略空氣對(duì)油滴的浮力和阻力作用。

(1)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電勢(shì)差U,當(dāng)U=U0時(shí),使得某個(gè)質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),求該油滴所帶的電荷量;

(2)若油滴進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度可以忽略,當(dāng)兩金屬板間的電勢(shì)差U=U1時(shí),觀察到某個(gè)質(zhì)量為m2的油滴進(jìn)入電場(chǎng)后做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到下極板,求此油滴所帶的電荷量。

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】(1)質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),則其所受重力與庫(kù)侖力平衡,

即

得

(2)質(zhì)量為m2的油滴向下做勻加速運(yùn)動(dòng),,得

若油滴帶正電,所受庫(kù)侖力方向向下,由牛頓第二定律得

到達(dá)下極板的時(shí)間很短,難以精確測(cè)量,與事實(shí)不符,

則油滴帶負(fù)電,受到庫(kù)侖力的方向豎直向上

由牛頓第二定律得

解得：