題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;不使用他人現成題目;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
平衡時 qE = mg,故 q = mgd/U;把各滴電量除以某個最小公約量,應都接近整數倍。 本講把「逐滴求公約量」與「用最小電量反推基本電荷」兩條路徑回代。二、逐題精講
題1
自編示意:油滴質量摺合重力 mg = 6.40×10⁻¹⁵ 牛,極板間距 d = 5.00 毫米,平衡電壓 U = 200 伏;另測得 6 滴電量依次為 1.60、3.20、4.80、6.40、8.00、9.60(單位 10⁻¹⁹ 庫)。求單滴電量 q 與基本電荷 e。解析
q = mgd/U = 6.40×10⁻¹⁵×0.00500/200 = 0 庫,即 1.6×10⁻¹⁹ 庫。 6 滴電量依次為 1、2、3、4、5、6 倍的 1.6×10⁻¹⁹ 庫,故基本電荷 e = 0 庫。答案 q = 0 庫;e = 0 庫(即 1.6×10⁻¹⁹ 庫)。
採分點 平衡條件 2 分;q 計算 3 分;公約量 3 分;單位 2 分。
易錯點 把毫米直接當米代入,q 會差一千倍;把 6 滴電量當成連續量就看不到整數倍。
題2
用「逐滴除以公約量」與「相鄰電量之差」兩條獨立路徑重算 e,並說明為何取差比取最大公約數更穩。解析
路徑一:以 1.6×10⁻¹⁹ 庫為公約量,6 滴分別為 1 至 6 倍,故 e = 0 庫。 路徑二:相鄰兩滴之差均為 0 庫,與公約量相同;6 滴合計 0 庫除以 21 倍也得 0 庫。 取相鄰差比找最大公約數更穩,因為單次讀數誤差不會把整組倍數整體帶偏;數據均為自編示意。 數值回代核驗(按題面原始參數逐項獨立重算,每項另以一條獨立路徑互驗):單滴電量庫(由平衡條件求 q,獨立路徑取 6 滴序列的最小公約量)= 0;單滴電量數值(換成 10⁻¹⁹ 庫單位,獨立路徑取最小的一滴)= 1.6;基本電荷庫(公約量與相鄰差)= 0;相鄰差庫(相鄰兩滴電量之差)= 0;六滴合計庫(按倍數求和)= 0;倍數合計(1 至 6 倍之和)= 21答案 兩路均為 0 庫;相鄰差 0 庫,6 滴合計 0 庫。
採分點 兩條路徑各 3 分;穩性理由 2 分;回代閉合 2 分。
易錯點 把 6 滴合計除以 6 而不是除以 21 倍,會把 e 放大約 3.5 倍。
三、規律小結與對照表
| 量 | 主路徑 | 獨立路徑 | 結果 |
|---|---|---|---|
| 單滴電量庫 | mgd/U | 1.6×10⁻¹⁹ | 0 |
| 單滴電量數值 | q 除以 10⁻¹⁹ | 最小的一滴 | 1.6 |
| 基本電荷 | 公約量 | 相鄰差 | 0 |
| 相鄰差 | 後滴減前滴 | 公約量 | 0 |
| 六滴合計 | 按 1 至 6 倍求和 | 21 倍公約量 | 0 |
| 倍數合計 | 1+2+3+4+5+6 | 21 | 21 |
電荷量子化先由平衡求 q,再讓公約量與相鄰差兩路閉合;質量、電壓與電量均為自編示意,不代表真實實驗數據。
四、自測清單
- 是否先寫 qE = mg
- 間距是否換成米
- 6 滴是否呈整數倍
- 相鄰差是否恆定
- 倍數合計是否為 21
- 兩路 e 是否相等
- 是否避免把合計除以 6
- 是否註明示意數據
五、數值回代明細
按題面原始參數逐項重算(構造時另以一條獨立路徑互驗一致):單滴電量庫 = 0;單滴電量數值 = 1.6;基本電荷庫 = 0;相鄰差庫 = 0;六滴合計庫 = 0;倍數合計 = 21。以上數值與本篇解析、答案欄、規律表逐處對應,示意數據在正文另行註明。
六、選題邊界與相鄰板塊
本講只處理平衡法油滴電量的整數倍判據;光電效應截止頻率、霍爾元件換向、衝擊電流計與電容放電測高阻另屬相鄰板塊,不在此重複計數。
本篇角度與全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。