Question

19．如图为密立根油滴实验示意图，两平行板间距为0.5cm，当电键S断开时，板间电压为0，从上板小孔漂入的带电油滴能匀速下降．合上电键S，板间电压为150V，油滴由下降转为上升，最后恰好匀速上升．若上升和下降过程中阻力相等，油滴质量为4.8×10^-16Kg，取g=10m/S²．求油滴的带电量并说明电性．

Answer 1

分析 当平行金属板间不加电压时，油滴最终以速度v₁竖直向下匀速运动时，所受的重力与阻力平衡，大小相等，可列出方程，
当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为U时，带电油滴恰好能以速度v₂竖直向上匀速运动时，电场力与重力、阻力相平衡，列出方程，
观察到油滴向下和向上匀速运动的速率相等，由此得出电场力与重力的关系，即可解答．

解答 解：由题意得，当电键S断开时，由于空气阻力大小与速度大小成正比，匀速下降，重力与阻力相等，即：mg=kv₁
合上电键S时，油滴在电场中恰好匀速上升时，则有：qE=mg+kv₂
若上升和下降过程中阻力相等，即kv₁ =kv₂ ；
且E=$\frac{U}{d}$
联立得：q=$\frac{2mgd}{U}$，
将各数据代入公式得带电量：q=3.2×10^-19C．
油滴所受电场力方向与电场强度方向相反，油滴带负电．
答：油滴的带电量3.2×10^-19C，且带负电．

点评 本题是密立根测量油滴电荷量的实验，实质是平衡问题，根据平衡条件即可求解．