(18分)1897年汤姆逊发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。1907-1916年密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值的整数倍,于是称这数值
为基本电荷。
如图所示,完全相同的两块金属板正对着水平放置,板间距离为。当质量为
的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。两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为
;当两板间加电压
(上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间
内运动的距离与在时间
内运动的距离相等。忽略空气浮力。重力加速度为
。
(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;
(3)在极板间照射X射线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
(保留到小数点后两位)。
实验次序 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
电荷量![]() ![]() |
0.95 |
1.10 |
1.41 |
1.57 |
2.02 |
如图所示,宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球,侧得小球经时间t落到斜坡上另一点Q,斜面的倾角为,已知该星球半径为R,万有引力常量为G,求:
(1)该星球表面的重力加速度g;
(2)该星球的密度;
(3)该星球的第一宇宙速度v;
(4)人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期T.
甲:长为1.6m的细线系一质量为lkg的小球在竖直平面内做圆周运动,求小球通过最高点的速度至少为多大?(g取10m/s2)
下面是甲同学对该题的解法:
解:则小球在最高点时,受到的合力最小值等于重力大小,所以在最高点速度有最小值。此时,解得
小球在最高点速度至少为4m/s
你认为这个解法正确吗?并说明理由。
乙:长为1.6m的细杆栓一质量为1kg的小球在竖直平面内做圆周运动,求小球通过最高点的速度至少为多大?(g取10m/s2)
下面是乙同学对该题的解法:
解:则小球在最高点时,受到的合力最小值等于重力大小,所以在最高点速度有最小值。此时,解得
小球在最高点速度至少为4m/s
你认为这个解法正确吗?并说明理由。
在一个行星上,一昼夜的时间为T0="6" h。若在行星上用弹簧秤测同一物体的重力,发现在赤道上仅为在两极的90%.设想该行星的自转角速度加快到某一值时,赤道上的物体会自动飘起来.试计算这时行星上的一昼夜是多长?
如图所示,离水平地面高1. 5L的一个光滑小定滑轮上,静止地搭着一根链条.该链条长为L,质量为m(可以看作质量分布均匀).由于受到一个小小的扰动,链条开始无初速滑动,最后落到水平面上.问:
(1)当该链条的一端刚要接触地面的瞬间(整个链条还在空中),链条的速度是多大?
(2)现在用一根细绳的一端a系住链条的一端,轻绳跨过定滑轮后,将绳拉紧,并在其另一端b用竖直向下的力F缓慢地拉链条,使它仍然搭到定滑轮上去,最终重新静止在定滑轮上,那么拉力F做的功是多少?(不计空气阻力)
质量为m的小物块,用轻弹簧固定在光滑的斜面体上,斜面的倾角为α,如图所示。使小物块和斜面体一起由静止开始向右做加速运动,加速度从零逐渐缓慢增大,已知轻弹簧的劲度系数为k,重力加速度用g表示。求:
(1)加速度为零时,弹簧的伸长量?
(2)小物块对斜面体的压力为零时,斜面体向右的加速度?
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