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例題精講 · 第 00953 題 · 自編示意 6 滴油滴帶電量與基本電荷的兩路互驗

以自編示意 6 滴油滴帶電量與基本電荷的兩路互驗為材料,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。題給參數與數據均為自編示意,不對應任何真題數據;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

00953題號全 1000 篇 · 第 第159輪 / 第159冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

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。

例題精講 · 物理實驗

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/U1.6×10⁻¹⁹0
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+62121

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。

編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):按課程標準與聯招常見考點範圍的相關單元
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 本篇具體考點:物理科:帶電微粒在電場中的平衡、電荷量子化與實驗數據處理相關章節。
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;不使用他人現成題目;採分點為教研整理,非官方評分標準

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密立根油滴:電荷量子化的兩路回代
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