物理卷·2018届北京市东城区第二中学高二上学期期中试题（解析版）

物理卷·2018届北京市东城区第二中学高二上学期期中试题（解析版）

‎2016~2017学年北京东城区北京市第二中学高二上学期期中物理试卷 一、单项选择题 ‎1. 下列有关机械波的现象说法正确的是（ ）‎ A. 在水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，好像它们并不存在，这是波的多普勒效应 B. 把两块石子在不同的地方投入池塘，就有两列波在水里传播．这两列波相遇时，就像两个小球相碰时那样，同时反向运动，而不能继续向前传播 C. 在空旷的操场上安装两个相同的扬声器，并且使它们由同一个信号源带动，发出相同频率的声音．在操场上散步的同学感觉到某些位置声音很强，而某些位置声音很弱．这种现象实际上是由于两列声波发生干涉引起的 D. 当一辆汽车响着喇叭从身边疾驰而过的时候，人会感觉到耳朵听到的音调由高到低发生变化，这是声波的衍射现象 ‎【答案】C ‎【解析】A中现象为波的衍射现象，A错误；两列波在叠加过程中，不影响各自的传播，B错误；C选项中的现象为波的干涉引起的，C正确；D选项中的现象为多普勒效应，D错误．‎ ‎2. 采用不同的方式可以使原来不带电的物体带上电荷．关于带电，下列说法正确的是（ ）‎ A. 用丝绸摩擦玻璃棒，可以使玻璃棒上的电子转移到丝绸上，玻璃棒带上了正电荷，丝绸则带上了负电荷 B. 用带有负电荷的橡胶棒接触一个原来不带电的金属球，橡胶棒上的负电荷将全部转移到金属球上，从而使金属球带负电，橡胶棒不再带电 C.‎ ‎ 将带有正电的玻璃棒靠近验电器的金属球，玻璃棒上的正电荷将转移到验电器上，使金属球下方的金属箔片因带正电发生排斥而张开 D. 自然界中，只有金属导体能够带电；绝缘体的内部没有电子，所以无法带上电荷 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：摩擦起电是因为电子从一个物体转移到另一个物体上，而感应起电是电子在同一个物体上的转移，绝缘体之所以不能带电或导电是因为内部没有可以自由移动的电荷．‎ 用玻璃棒跟丝绸摩擦，玻璃棒的一些电子转移到丝绸上，玻璃棒因失去电子而带正电，丝绸因得到电子而带着等量的负电，A正确；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，去接触验电器的金属球，此时金属球夺得电子的本领比橡胶棒的强，金属球夺得电子带负电，但不是橡胶棒上所有的负电荷都转移到金属球上，B错误；将带有正电的玻璃棒靠近验电器的金属球，正电荷吸引金属球中的自由电子，使得自由电子在金属球上的分布发生变化，而不是玻璃板上的正电荷转移到验电器上，C错误；绝缘体内部有电子，但无法自由移动，D错误．‎ ‎3. 如图所示，两个电荷量均为 的相同小球用长的的轻质绝缘细绳连接，静止在光滑的绝缘水平面上．两个小球的半径 ，K表示静电力常量．小球对轻绳的拉力大小为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：因两个小球的半径，所以小球可以看做点电荷，根据平衡条件及库仑定律可知，库仑力的大小等于绳子拉力大小，因此有：‎ ‎，故ACD错误，B正确．所以选B．‎ 考点：本题结合物体的平衡考查了库仑定律的应用．‎ ‎4. 某电场的分布如图所示，带箭头的实线为电场线，虚线为等势面．电场中A 、B、C ‎ 三点的电场强度分别为、、，电势分别为、、，关于这三点的电场强度和电势的关系，下列判断中正确的是（ ）‎ A. ， ‎ B. ， ‎ C. ， ‎ D. ， ‎ ‎【答案】C ‎【解析】同一个等势面上的电势相等，所以有，沿电场线方向电势降低，故；电场线越密电场强度大小越大，所以，故C正确．‎ ‎5. 如图是某种静电矿料分选器的原理示意图，左侧极板带有负电荷，右侧极板带有正电荷．带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，能够分落在收集板中线的两侧，对矿粉在两极板内部空间进行分离的过程，下列表述正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A. 带正电的矿粉落在中线的右侧 B. 电场力对带正电、带负电的矿粉都做负功 C. 带正电和带负电的矿粉电势能都变大 D. 带正电和带负电的矿粉电势能都变小 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：首先要明确矿料分选器内电场的分布及方向，判断矿粉的运动情况，从而可得到正确答案．‎ 矿料分选器内的电场方向水平向左，带正电的矿粉受到水平向左的电场力，所以会落到左侧，无论矿粉带什么电，在水平方向上都会在电场力的作用下沿电场力的方向偏移，位移与电场力的方向相同，电场力做正功，电势能都减小，D正确．‎ ‎6. 如图所示，取一对分别用绝缘支柱支撑的金属导体A 和B，使它们彼此接触．起初它们不带电，贴在A 、B下面的金属箔是闭合的．现在把带正电荷电的球C 移近导体A ，可以看到A 、B上的金属箔都张开了.下列说法正确的是（ ）‎ A. A内部的场强比B内部的场强大 B. A、B内部的场强均为零 C. A左端的电势比B右端的电势低 D. A左端的电势比B右端的电势高 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：当导体A、B放在带正电的附近时，出现感应起电现象．电荷周围有电场存在，从而导体A、B处于电场中，在电场力的作用下，使导体中的自由电子重新分布．而处于静电平衡的导体，电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且是等势体．‎ 解：A、带正电荷的球C移近导体A，在A的左端感应出负电荷，在B的右端出现正电荷，电荷只分布在外表面，内部场强处处为零，导体是个等势体．‎ 故选：B 点评：体现物体静电感应起电的实质，及静电平衡状态时，带电体的电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且导体的电势处处相等．‎ ‎7. 把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图（甲）所示进行连接．先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器开始放电．与电流传感器相连接的计算机所记录的充、放电电流随时间变化的I-t曲线如图（乙）所示．下列关于这一过程的分析，正确的是（ ）‎ A. 电源给电容器充电过程中，电容器两极板间的电压逐渐减小 B. 曲线1与横轴所围面积等于充电过程中电容器极板间的电压值 C. 曲线1表明充电时回路电流越来越大，曲线2表明放电时回路电流越来越小 D. 将曲线1和曲线2进行对比，能发现电容器充、放电的电流方向相反 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：电容器充电过程中，电荷量增加，根据电容的定义式分析极板间电压的变化；I-t图线所围成的面积表示充放电荷量．‎ 电源给电容器充电过程中，两极板间的电荷量增大，根据公式可知C不变的情况下Q增大则U增大，A错误；I-t图线所围成的面积表示充放电荷量，不是电压值，B错误；曲线1表明充电时回路电流越来越小，曲线2表明放电时回路电流越来越小，C错误；将曲线1和曲线2进行对比，能发现电容器充、放电的电流方向相反，D正确．‎ ‎8. 平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一个直流电源相连，若一个带电油滴恰能沿如图所示的水平直虚线 通过该电容器，在此过程中下列说法正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A. 油滴所受的重力完全可以忽略不计 B. 油滴运动的加速度大小不变、方向水平向左 C. 油滴一直水平向右做匀速直线运动 D. 油滴在电场中的电势能逐渐减小 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：带电粒子在场中受到电场力与重力，根据粒子的运动轨迹，结合运动的分析，可知电场力垂直极板向上，从而可确定粒子的运动的性质，及根据电场力做功来确定电势能如何变化．‎ 如果重力可以忽略，则粒子只受电场力，并且电场力方向和初速度方向不共线，不能做直线运动，A错误；因为重力竖直向下，若电场力是垂直极板向下的，则合力与初速度方向不共线，所以受到的电场力方向只能为垂直极板向上，重力与电场力的合力水平向左，二力恒定，所以合力不变，根据牛顿第二定律可得油滴做加速度向左的匀减速直线运动，B正确C错误；电场力方向和位移方向夹角为钝角，所以电场力做负功，电势能增大，D错误．‎ ‎9. 如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C ．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A. 保持d不变，减小S，则C 变小，θ变大 B. 保持d不变，减小S，则C 变大，θ变大 C. 保持S不变，增大d，则C 变小，θ变大 D. 保持S不变，增大d，则C 变大，θ变大 ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：若保持d不变，减小S，根据知，电容C减小，再由知，电容器电压增大，静电计指针与外壳间的电压与电容器两板间的电压相等，指针夹角θ变大，所以A正确；B错误；若保持S不变，增大d，根据知，电容C减小，再由知，电容器电压增大，同理指针夹角θ变大，所以C正确；D错误。‎ 考点：本题考查电容器 ‎10. 如图，平行板电容器经开关S与电源连接，C点所在位置的空间坐标不变且始终处于由带电平板所激发的匀强电场中，选取B板的电势为零，关于C点电势的变化情况，以下说法正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A. 开关S闭合，将A 板上移一小段距离，极板间电场强度变弱，C 点电势升高 B. 开关S闭合，将B板上移一小段距离，极板间电场强度变强，C点电势升高 C. 开关S先闭合后断开，然后将A 板上移一小段距离，场强不变，C点电势升高 D. 开关S先闭合后断开，然后将B板下移一小段距离，场强不变，C点电势升高 ‎【答案】D ‎【解析】若开关S闭合，将A 板上移一小段距离，则两极板间的距离增大，又由于电容器与电源相连，两极板间的电势差恒定，所以根据公式可知两极板间的电场强度变弱，C到下极板（零电势）的距离不变，根据可知C点电势降低，A错误；若开关S闭合，将B板上移一小段距离，则两极板间的距离增小，又由于电容器与电源相连，两极板间的电势差恒定，所以根据公式可知两极板间的电场强度变强，C到上极板的距离不变，根据 可知AC间电势差增大，而A板电势恒定，所以C点电势降低，B错误；开关S先闭合后断开，则两极板间的电荷量恒定不变，根据可得，两极板间的电场强度和两极板的距离无关，故改变两极板间的距离，电场强度恒定不变，若将A板上移一小段距离，C到下极板的距离不变，根据可知CB间的电势差恒定，故C点电势恒定；若将板下移一小段距离，CB间的距离增大，根据根据可知CB间的电势差增大，故C点电势增大，C错误D正确．‎ ‎11. 图中的导线是工程施工中经常使用的单股铜芯导线，导线的外层紧套着一层塑料，这层塑料皮起绝缘作用，现选取一根长度为x的导线进行研究，已知铜导线的横截面积为α，电阻率为ρ．铜导线单位体积内所包含的自由电子数为n，每个电子的电量为e，现将该段导线接入电路，使之导通，电流强度为I ，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 该段导线的电阻大小为 B. 该段导线的电阻大小为R=ρax C. 导线内部自由电子定向移动的速率 D. 导线内部自由电子定向移动的速率 ‎【答案】D ‎12. 如图所示为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U和电流I．图线上点A 的坐标为（U1，I1），过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2．小灯泡两端电压为U1时，电阻等于（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：小灯泡两端电压为U1时，通过小灯泡的电流为I1，根据欧姆定律得：，故选B．‎ 考点：欧姆定律 ‎【名师点睛】本题主要考查了欧姆定律的直接应用，难度不大，属于基础题。‎ ‎13. 如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯炮L上标有“6V，12W”字样，直流电动机内部线圈的电阻RM=0.50Ω，若灯泡恰能正常发光，下列说法中正确的是（）‎ A. 电动机的输入功率为12W B. 电动机的输出功率为12W C. 电动机的发热功率为12W D. 整个电路消耗的电功率为12W ‎【答案】A ‎【解析】因为灯泡正常发光，所以灯泡两端的电压为，灯泡中的电流即干路电流为 ‎，故电动机两端的电压为，故电动机的输入功率为，电动机的发热功率为，电动机的输出功率为，电路消耗的总功率为（也可以根据电路总功率等于电灯功率与电动机消耗功率之和计算），故A正确．‎ ‎14. 有两个带电粒子以平行于金属板的速度飞入已充电的平行金属板电容器中，在不计重力作用的情况下，为使它们从两板的另一端飞出时有相同的偏角，这两个带电粒子必须具备下列初始条件中的哪一种（ ）‎ A. 有相同的电量 B. 有相同的初速度 C. 有相同的初动能 D. 进入平行板前由同一加速电场从静止开始加速 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：粒子在电场中做类平抛运动，根据平抛运动知识求解出偏角的表达式，根据表达式讨论结果跟哪些因素有关．‎ 设粒子进入电场时的初速度为，板长为L，两极板间的距离为d，‎ 粒子在水平方向上做初速度为的匀速直线运动，在粒子在电场中的运动时间为；粒子在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度，故飞出电场时竖直方向上的速度为，偏转角的正切值，即应具有相同的初速度和相同的荷质比，故B正确AC错误；若从同一电场加速，则解得，初速度可能不同，D错误．‎ ‎15.‎ ‎ 某同学设计了一种静电除尘装置，如图所示，其中有一长为L,宽为b,高为d的矩形通道，其前、后面板为绝缘材料，上、下面板为金属材料．图是装置的截面图，上、下两板与电压恒定为U的高压直流电源相连．带负电的尘埃被吸入矩形通道的水平速度为v0，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集．将被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值，称为除尘率．不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用．要增大除尘率，则下列措施可行的是（ ）‎ A. 只增大电压U B. 只减小长度L C. 只增大高度d D. 只增大尘埃被吸入水平速度v0‎ ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：增加除尘率即是让离下极板较远的粒子落到下极板上，带电尘埃在矩形通道内做类平抛运动，在沿电场的方向上的位移为即增加y即可，只增加电压U和长度L即可以增加y，故AB正确。‎ 考点：带电粒子在匀强电场中的运动 ‎【名师点睛】此题为结合生活背景的题目，考查频率较高，注意构建物理情景-----类平抛运动，应用运动的分解知识求解。‎ ‎16. 示波器是一种用来观察电信号的电子仪器，其核心部件是示波管，下图是示波管的原理图．示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空．电子从灯丝K发射出来（初速度可不计），经电压为U0的加速电场加速后，以垂直于偏转电场的方向先后进入偏转电极YY′、XX′．当偏转电极XX′、YY′上都不加电压时，电子束从电子枪射出后，沿直线运动，打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑．若要荧光屏上的A点出现亮斑，则（ ）‎ A. 电极X、Y接电源的正极，X′、Y′接电源的负极 B. 电极X、Y′接电源的正极，X′、Y接电源的负极 C. 电极X′、Y接电源的正极，X、Y′接电源的负极 D. 电极X′、Y′接电源的正极，X、Y接电源的负极 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：偏转电极YY'、XX' ，两块平行金属板之间有匀强电场，电子在匀强电场中受到恒定的电场力F =" E" q，做类平抛运动。由图乙可知，若要荧光屏上的A点出现亮斑，则电子向X方向和Y’方向偏转，所以电极X、Y´接电源的正极，X´、Y接电源的负极。B选项正确。‎ 考点：示波管。‎ 二、实验题 ‎17. 用游标卡尺测量某钢管的外径，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示数如图所示，其读数为_____cm．‎ ‎【答案】5.44‎ ‎【解析】游标卡尺的读数为 ‎18. 某同学通过实验测量一根长度为L的电阻丝的电阻率．‎ ‎（1）由图可知电阻丝的直径D= ____mm ；‎ ‎（2）应用等效法测量电阻丝的阻值Rx，将如下实验操作补充完整：‎ ‎①按图连接电路，将滑动变阻器R1的滑片P 置于B端；‎ ‎②将S2拨向接点1，然后闭合S1，调节R1，使电流表的示数为一合适的数值I0；‎ ‎③将电阻箱R2的阻值调至最大，S2拨向接点2，R1保持不变；‎ ‎④调节R2使电流表的示数仍为I0，将此时电阻箱的示意R0记录下来．则电阻丝的电阻测量值Rx等于_____；电阻丝的电阻率表达式ρ=_____．（用已知量和所测物理量的字母表示）‎ ‎【答案】 (1). 0.395 ∼ 0.399 (2). R0 (3). ‎ ‎【解析】试题分析：螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数．根据等效替代法的原理完善实验步骤．根据电阻定律求出电阻率的表达式．‎ ‎（1）螺旋测微器的读数为；‎ ‎（2）因为两个过程中不变，E不变，电流表示数不变，所以电阻箱的阻值等于，即；‎ ‎（3）根据电阻定律，即可得 ‎19. 某同学利用图所示的电路描绘一个标有“3V 0.6W ”小灯泡的伏安特性曲线．现在有：‎ 电源（电动势6V，内阻不计）、电压表（0～3V ，内阻约3kΩ）、开关和导线若干：其它可供选用的器材如下：‎ A．电流表（0～250mA，内阻约5Ω）‎ B．电流表（0～0.6A，内阻约0.2Ω）‎ C．滑动变阻器（0～10Ω）‎ D．滑动变阻器（0～200Ω）‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）为减小测量误差并便于操作，在实验中电流表应选用____（选填器材前的字母）；滑动变阻器应选用_____（选填器材前的字母）；‎ ‎（2）如图是实验器材的实物图，图中已连接了部分导线．请根据电路原理图，用笔画线代表导线补充完成图中实物间的连线__________；‎ ‎（3）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示，结合曲线进行分析，能够发现随着回路电流强度的增加，小灯泡的电阻值在逐渐地______（选填增大、减小）；‎ ‎（4）小灯泡阻值发生变化的主要原因是（______）‎ A.由于热胀冷缩，灯丝的长度比没通电时增加很多．‎ B.由于灯丝材料的升华，灯丝比原来变粗了很多．‎ C.由于灯丝温度升高很多，灯丝材料的电阻率变大 ‎【答案】 (1). A (2). C (3). (4). 增大 (5). C ‎【解析】（1）由P=UI可知，灯泡的额定电流为200mA；故电流表选择A即可；由于实验要求电压从零调节，变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器以方便调节，所以应选择C； （2）根据给出的原理图可得出对应的实物图如图所示；‎ ‎（3）从图中可知I-U图像上的点与原点连线的斜率在减小，即再减小，所以 在增大，故电阻值在增大；‎ ‎（4）因为由于灯丝温度升高很多，灯丝材料的电阻率变大，根据可知电阻增大 三、计算题 ‎20. 如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O用一根长度为l = 0.20m的绝缘轻线把质量为m= 0.10kg正电荷的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时轻线与竖直方向的夹角为θ= 370，现将小球拉至位置A ，使轻线水平张紧后由 静止释放，g取10m/s2，‎ sin370=0.60，cos370= 0.80．求：‎ ‎（1）小球所受电场力的大小；‎ ‎（2）小球通过最低点C时的速度大小；‎ ‎（3）小球通过最低点C时轻线对小球的拉力．‎ ‎【答案】（1）0.75 N；（2）1.0m/s（3）1.5 N ‎【解析】试题分析：（1）小球受重力mg、电场力F和拉力T，其静止时受力如答图2所示．‎ 根据共点力平衡条件有：F=mgtan37°=0．75N ‎（2）设小球到达最低点时的速度为v，小球从水平位置运动到最低点的过程中，根据动能定理有：mgl﹣Fl=mv2，解得：v==1．0m/s ‎（3）设小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小为T′．‎ 根据牛顿第二定律有：T′﹣mg=，解得：T′=1．5N 考点：匀强电场中电势差和电场强度的关系．‎ ‎21. 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C−U图像和Q−U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，试证明：电容器所储存的能量．‎ ‎【答案】（1）（2）见解析 ‎ ‎ ‎（2）设某一瞬间，电容器所带电量为q，极板间的电势差为u。‎ 移动，外力克服电场力所做的功为 故 因为，所以有电容器储存的电能为 ‎22. 如图所示，电子由静止开始经电场加速后，沿平行于板面的方向入射偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0．偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U极板长度为L，板间距为d ‎（1）忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy ；‎ ‎（2）分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决（1）问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知U= 2.0×102V，d = 2.0×10−2m，m = 9.1×10−31kg，e= 1.6×10−19 C ，g = 10m/s2‎ ‎（3）极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势Φ的定义式．类比电势的定义方法，在电场中建立“重力势”φG的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．‎ ‎【答案】（1）Δy =（2）见解析（3）见解析 ‎【解析】试题分析：根据动能定理，即可求得加速的速度大小，再依据类平抛运动处理规律，结合运动学公式，及运动的合成与分解，从而即可求解；依据提供的数据，从而计算出重力与电场力，并求得它们的比值，即可求解；根据电势是电势能与电荷量的比值，故重力势等于重力势能与质量的比值，再根据两者的联系，从而确定共同点．‎ ‎（1）电子在加速场中加速，根据动能定理，则有： 解得 电子在偏转电场中加速，做类平抛运动，将其运动分解成速度方向匀速直线运动，与电场强度方向做初速度为零的匀加速直线运动，则有：‎ 速度方向的位移为：；‎ 电场强度方向的位移为： ‎ 由牛顿第二定律有：‎ 综上所述，解得：‎ ‎（2）已知U=2.0×102V，d=4.0×10-2m，m=9.1×10-31kg，e=1.6×10-19C，g=10m/s2．‎ 电子所受重力为：G=mg=9.1×10-30N 电子受到的电场力为： ‎ 那么，由于，所以重力忽略不计，‎ ‎（3）电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能EP与其电荷量q的比值，即： ‎ 由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能EG与其质量m的比值，叫做“重力势”，即．电势φ与重力势φG都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定．‎ ‎23. 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(10−18)‎ ‎0.95 ‎ ‎1.10‎ ‎1.41‎ ‎1.57 ‎ ‎2.02‎ ‎【答案】（1）负电（2）（3）e=1.54×10−19C ‎【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：‎ ‎ ‎