Question

（2013?保定一模）電子所帶的電荷量（元電荷e）最先是由密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的，圖 6是該實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，將兩塊水平放置的金屬板A、B連接到電路中，板間產(chǎn) 生豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)．用一個(gè)噴霧器把許多油滴從上板中間的小孔噴入電場(chǎng)，油 滴從噴口出來(lái)時(shí)由于摩擦帶負(fù)電．在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)節(jié)金屬板間的電壓，利用顯微鏡 觀察，找到懸浮不動(dòng)的油滴．所用部分器材已在圖中給出，其中E為直流電源，R 為滑動(dòng)變阻器，V為電壓表，S為開(kāi)關(guān)，此外還有若干輕質(zhì)導(dǎo)線．

（1）在圖中畫(huà)線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖（其中①②③是已經(jīng)連接好的導(dǎo)線）．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到某個(gè)懸浮不動(dòng)的油滴半徑為r，此時(shí)電壓表的示數(shù)為U，金屬板 A、B間的距離為d．已知油滴密度為p，重力加速度為g，空氣浮力不計(jì)，則 該油滴所帶的電荷量為

4πρdgr3

3U

．（用題目中所給的物理量表示）

Answer 1

分析：該油滴豎直向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受重力和電場(chǎng)力，二力平衡，電場(chǎng)力向上，根據(jù)電場(chǎng)力和重力平衡列式求解所帶電荷量．

解答：解：（1）電容器兩極板間的電壓等于滑動(dòng)變阻器左半部分電阻的分壓，電路圖如圖：

（2）油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，q

U

d

=mg
其中m=ρ?

4

3

πr³
聯(lián)立得：q=

4πρdgr3

3U

．
故答案為：（1）如圖（2）

4πρdgr3

3U

．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵明確油滴的運(yùn)動(dòng)情況，然后根據(jù)平衡條件列式求解．