1909年,美国物理学家密立根用如图所示的实验装置,通过研究平行金属板M、N间悬浮不动的带电油滴,比较准确地测定了电子的电荷量,因此获得1923年诺贝尔物理学奖.图中平行金属板M、N与输出电压恒为U的电源两极相连,两金属板间的距离为d,正对面积为S.现由显微镜观察发现,恰好有一质量为m的带电油滴在两金属板中央悬浮不动,已知静电力常量为k,真空的介电常数ε=1,重力加速度为g,则
A.带电油滴的电荷量
B.金属板M所带电量
C.将金属板N突然下移△d,带电油滴获得向上的加速度
D.将金属板N突然下移△d,带电油滴的电势能立即减小为原来的倍
BD
【详解】
A.带电油滴在平行板电容器中受重力和向上的电场力平衡,而匀强电场的方向向下,则油滴带负电,由平衡条件有,解得油滴的电荷量大小为为;故A错误.
B、平行板电容器的电量,而电容的大小,联立可得;而相对介电常数ε=1,则;故B正确.
CD.N板突然下移△d,电源一直接在电容器上,则电压U不变,电场力变小,为,则油滴的合外力向下,由牛顿第二定律,解得,方向向下;故C错误.
D.电容器的M板接地为0V,设油滴的位置P点距离M板为,则,电势能为,则金属板N下移△d,P点的电势为,则;故D正确.
带电粒子在电场中的直线运动:
(1)如不计重力,电场力就是粒子所受合外力,粒子做直线运动时的要求有:
①对电场的要求:或是匀强电场,或不是匀强电场但电场的电场线有直线形状。
②对初始位置的要求:在匀强电场中任一点开始运动都可以,在非匀强电场中带电粒子的初始位置必须在直线形的电场线上。
③对初速度的要求:初速度或为零,或不为零但与所在的电场线共线。
(2)粒子在电场中做直线运动的处理方法有两种:
①将牛顿第二定律与运动学公式结合求解,这种方法只能用在匀强电场中。不考虑重力时,常用的基本方程有:
等.
②由动能定理求解不涉及时间的问题,这种方法对匀强电场、非匀强电场均适用。不考虑重力时,基本方程为:
需要特别注意的是式中U是质点运动中所经历的始末位置之间的电势差,而不一定等于题目中给定的电压,如带电粒子从电压为U的两板中点运动到某一极板上时,经历的电压仅是
1、在匀强电场中的加速问题,一般属于物体受恒力(重力一般不计)作用运动问题。处理的方法有两种:
①根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解:,,;
②根据动能定理与电场力做功,运动学公式结合求解:。
2、在非匀强电场中的加速问题,一般属于物体受变力作用运动问题。处理的方法只能根据动能定理与电场力做功,运动学公式结合求解:。
登录并加入会员可无限制查看知识点解析