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19.如圖為密立根油滴實驗示意圖,兩平行板間距為0.5cm,當電鍵S斷開時,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,油滴質量為4.8×10-16Kg,取g=10m/S2.求油滴的帶電量并說明電性.

分析 當平行金屬板間不加電壓時,油滴最終以速度v1豎直向下勻速運動時,所受的重力與阻力平衡,大小相等,可列出方程,
當上板帶正電,下板帶負電,兩板間的電壓為U時,帶電油滴恰好能以速度v2豎直向上勻速運動時,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動的速率相等,由此得出電場力與重力的關系,即可解答.

解答 解:由題意得,當電鍵S斷開時,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,油滴在電場中恰好勻速上升時,則有:qE=mg+kv2
若上升和下降過程中阻力相等,即kv1 =kv2
且E=$\frac{U}p9vv5xb5$
聯立得:q=$\frac{2mgd}{U}$,
將各數據代入公式得帶電量:q=3.2×10-19C.
油滴所受電場力方向與電場強度方向相反,油滴帶負電.
答:油滴的帶電量3.2×10-19C,且帶負電.

點評 本題是密立根測量油滴電荷量的實驗,實質是平衡問題,根據平衡條件即可求解.

練習冊系列答案
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