(2013?浙江模擬)電子所帶電荷量最早是由美國科學(xué)家密立根所做的油滴實驗測得的.密立根油滴實驗的原理如圖所示:兩塊水平放置的平行金屬板與電源相連接,上板帶正電,下板帶負(fù)電,油滴從噴霧器噴出后,由于與噴嘴摩擦而帶負(fù)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(jìn)入(可認(rèn)為初速度為0)平行金屬板間,落到兩板之間的勻強電場中.在強光照射下,觀察者通過顯微鏡觀察油滴的運動.從噴霧噴出的小油滴可以視為球形,小油滴在空氣中下落時受到的空氣阻力f大小跟它下落的速度v的大小的關(guān)系是:f=6πηrv,式中r為油滴半徑,η為粘滯系數(shù).設(shè)重力加速度為g,不考慮油滴的蒸發(fā).
(1)實驗中先將開關(guān)斷開,測出小油滴下落一段時間后達(dá)到勻速運動時的速度v
1,已知油的密度為ρ,空氣的密度為ρ′,粘滯系數(shù)為η,試由以上數(shù)據(jù)計算小油滴的半徑r;
(2)待小球向下運動的速度達(dá)到v
1后,將開關(guān)閉合,小油滴受電場力作用,最終達(dá)到向上勻速運動,測得勻速運動的速度v
2,已知兩金屬板間的距離為d,電壓為U.試由以上數(shù)據(jù)計算小油滴所帶的電荷量q;
(3)大致(不要求精確的標(biāo)度)畫出油滴從進(jìn)入平行金屬板到向上勻速運動這段過程中的v-t圖象(設(shè)豎直向下為正方向).