Question

【題目】如圖所示為美國物理學(xué)家密立根測量油滴所帶電荷量裝置的截面圖,兩塊水平放置的金屬板間距為d.油滴從噴霧器的噴嘴噴出時,由于與噴嘴摩擦而帶負電。油滴散布在油滴室中,在重力作用下,少數(shù)油滴通過上面金屬板的小孔進入平行金屬板間。當(dāng)平行金屬板間不加電壓時,由于受到氣體阻力的作用,油滴最終以速度v1豎直向下勻速運動;當(dāng)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。已知油滴在極板間運動時所受氣體阻力的大小與其速率成正比,油滴密度為ρ,已測量出油滴的直徑為D(油滴可看做球體,球體體積公式V=πD3/6)，重力加速度為g.

(1)設(shè)油滴受到氣體的阻力f=kv，其中k為阻力系數(shù)，k= _______；

(2)油滴所帶電荷量q= ______。

Answer 1

【答案】

【解析】（1）油滴速度為v1時所受阻力f1=kv1
油滴向下勻速運動時，重力與阻力平衡，則有f1=mg
m=ρV=πρD3
則解得

（2）設(shè)油滴所帶電荷量為q，油滴受到的電場力qE=q，
油滴向上勻速運動時，阻力向下，油滴受力平衡，kv2+mg=q
則油滴所帶電荷量