【题目】在19世纪末发现电子后，美国物理学家密立根在1907 1913年间进行了多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量．密立 根并没有直接测量电子的电荷量，而是测定很小的带电油滴所带的电荷量，他发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍，于是称这一数值e为基本电荷量．
如图所示，两块完全相同的金属极正对着水平放置，板间的距离为d用喷雾器将油滴从小孔喷入电场，油滴从喷口出来时由于摩擦而带电，在电场中受静电力的作用．当质量为m微小带电油滴在两板间运动时，所受空气阻力的大小与速度大小成正比，油滴的重力不可忽略．
两板间不加电压时，可以观察到油滴竖直向下做匀速运动，通过某一段距离s所用时间为t1；当两板间加电压U （上极板的电势高）时，可以观察到同一油滴改做竖直向上的匀速运动，通过距离s所用时间为t2．忽略空气浮力，重力加速度为g．
（1）判断上述油滴的电性，要求说明理由；
（2）求上述油滴所带的电荷量Q；
（3）用X射线照射极板空间可以改变油滴的带电量．再采用上述方法测量油滴的电荷量．如此重复操作，测量出油 滴的电荷量Qi如下表所示．如果存在基本电荷，请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e(保留到小数点后两位）．
实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电荷Q i(1018) | 0.95 | 1.10 | 1.41 | 1.57 | 2.02 |
【答案】（1）负电（2）
（3）e=1.54×1019C
【解析】试题分析：电场力向上，场强向下，故粒子带负电；对上升和下降过程分别运用平衡条件列式；再根据上升和下降的位移相等列式；最后联立求解即可；找电荷量的最大公约数即可．
（1）当极板上加了电压U后，该油滴竖直向上做匀速运动，说明油滴受到的电场力竖直向上，与板间电场的方向相反，所以该油滴带负电．
（2）设油滴运动时所受空气阻力f与速度大小v满足关系为： 
当不加电场时，设油滴以速率v1匀速下降，受重力和阻力而平衡，即： 
当极板加电压U时，设油滴以速率v2匀速上升，受电场力、重力和阻力，即： 
其中： 
，根据题意有： 
，解得
（3）如果存在基本电荷，那么油滴所带的电荷量Q应为某一最小单位的整数倍，即油滴电荷量的最大公约数（或油滴带电量之差的最大公约数）为基本电荷e．由于
；
可以看出，油滴带电量之差都近似为某个数的整数倍，即： 
所以： 
全能测控一本好卷系列答案科目：高中物理 来源： 题型：
【题目】质量为m=1.0kg、带电量q=+2.5×10－4C的小滑块(可视为质点)放在质量为M=2.0kg的绝缘长木板的左端，木板放在光滑水平面上，滑块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2，木板长L=1.5m，开始时两者都处于静止状态，所在空间加有一个方向竖直向下强度为E=4.0×104N/C的匀强电场，如图所示.取g=10m/s2，试求:
(1)用水平力F0拉小滑块，要使小滑块与木板以相同的速度一起运动，力F0应满足什么条件？
(2)用水平恒力F拉小滑块向木板的右端运动，在1.0s末使滑块从木板右端滑出，力F应为多大？
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【题目】如图所示，两带电平行金属板之间有相互正交的匀强和匀强磁场．现使一个带正电的粒子以某一初速度沿垂直于电场和磁场的方向射入两板间，测得它飞出该场区时的动能比射入时的动能小．为使带电粒子飞出场区时的动能比射入时的功能大，以下措施中可行的是（ ）
A. 增大射入时的速度
B. 保持金属板所带电荷量不变增大两板间的距离
C. 保持两板间的距离不变增大两金属板所带的电荷量
D. 增大磁场的磁感应强度
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【题目】如图所示为一质谱仪的构造原理示意图，整个装置处于真空环境中，离子源
可释放出质量相等、电荷量均为
的离子．离子的初速度很小，可忽略不计．离子经
、
间电压为
的电场加速后，从狭缝
进入磁感应强度大小为
、方向垂直于纸面向外的匀强磁场中，沿着半圆运动到照相底片上的
点处，测得
到
的距离为
．求：
（
）离子经电压为
的电场加速后的动能；
（
）离子在磁场中运动时的动量大小；
（
）离子的质量．
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【题目】电容器是一种重要的电学元件，有广泛的应用．不同的电容器储存电荷的本领不同，使电容器的两极电势差增加1V所需要的电荷量越多，表示电容器的电容大；电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，用符号C表示，注意，它不是表征容纳电荷多少的物理量．我们用符号Q表示电容器的带电量，它的数值与电容C、两极电压U有关．
请回答下列问题：
（1）对某一具体电容器，请结合Q与C、U的关系，作出CU图像和QU图像；
（2）电源对电容器充电的过程中，电源必须克服电场力做功，把电源的能量以电势能的形式储存在电容器中；电源克服电场力做的功等于电容器电势能的增加值，这些能量分布在电容器内的电场中，也称为电场能．若电容器的电容为C，充电后两极的电压为U，试求：电容器所储存的能量．
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【题目】如图甲所示，静电除尘装置中有一长为
、宽为
、高为
的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料．图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连．质量为
、电荷量为
、分布均匀的尘埃以水平速度
进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集．通过调整两板间距
可以改变收集频率
．当 
时， 
为
（即离下板
范围内的尘埃能够被收集）．不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用．
（
）求收集效率为
时，两板间距的最大值为
；
（
）求收集效率
与两板间距
的函数关系；
（
）若单位体积内的尘埃数为
，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量
与两板间距
的函数关系，并绘出图线．
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【题目】某同学利用如图甲装置探究弹簧的弹性势能Ep与弹簧伸长量
之间的关系。实验步骤如下：
(1)用游标卡尺测量遮光条宽度d。如图乙所示测量值d= ________mm。
(2)按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端；在立柱上固定一指针，标示出弹簧不挂重锤时遮光条下边缘的位置，并测出此时弹簧长度x0。
(3)测量出重锤质量m，用轻质细线在弹簧下方挂上重锤，测量出平衡时弹簧的长度x1，并按甲图所示将光电门组的中心线调至与遮光条下边缘同一高度，已知当地重力加速度为g，则此弹簧的劲度系数k=_______。
(4)用手缓慢地将重锤向上托起，直至遮光条恰好回到弹簧原长标记指针的等高处(保持细线竖直)，迅速释放重锤使其无初速下落，光电门组记下遮光条经过的时间△t，则此时重锤下落的速度＝________，弹簧此时的弹性势能＝_____________(均用题目所给字母符号表示)。
(5)换上不同质量的重锤，重复步骤3、4，计算出相关结果，并验证弹性势能EP与弹簧伸长量△x之间的关系。
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【题目】如下图是家用电饭煲的电路图．将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的
，电流为1.40 A，已知分压电阻的阻值是R＝100Ω.求：
(1)保温时，电阻R两端的电压；
(2)稳压电源输出的电压；
(3)电热丝的额定功率．
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【题目】在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C。若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B 间距离y1=5.02cm，B、C 间距离y2=14.82cm。请回答以下问题（g=9.8m/s2 ）
①为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？答：________。
②根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=___。（用题中所给字母表示）。
③小球初速度的值为v0=_____m/s。
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