Question

（5分）某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了圖示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物體帶電荷量的方法。圖中小球是一個(gè)外表面鍍有金屬膜的空心塑料球，用絕緣絲線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)固定一個(gè)可測(cè)量絲線偏離豎直方向角度的量角器，M、N是兩塊相同的、正對(duì)著平行放置的金屬板(加上電壓后其內(nèi)部電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)) ，另外還要用到的器材有天平、刻度尺、電壓表、直流電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器及導(dǎo)線若干。當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g。

（1）用天平測(cè)出小球的質(zhì)量m，按圖所示進(jìn)行器材的安裝，并用刻度尺測(cè)出M、N板之間的距離d，使小球帶上一定的電荷量
（2）請(qǐng)?jiān)趫D中的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)所用的電路圖 (電源、開關(guān)已畫出)
（3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出多組對(duì)應(yīng)的電壓表的示數(shù)U和絲線的偏轉(zhuǎn)角度α
（4）以電壓U為縱坐標(biāo)，以_______為橫坐標(biāo)作出過原點(diǎn)的直線，求出直線的斜率k
（5）小球的帶電荷量q=_________，（用m、d、k等物理量表示）

Answer 1

（2）如圖所示

（4）tanα
（5）mgd/k

試題分析：（2）實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，最好把滑動(dòng)變阻器接成分壓式，為了測(cè)量MN極板的電壓，電壓表需要與兩極板并聯(lián)；（4）對(duì)帶電小球受力分析，小球受到沿細(xì)線向上的拉力T、豎直向下的重力G和水平向左的電場(chǎng)力F，由于小球處于平衡狀態(tài)，有F=Gtanα，即qu/d=mgtanα，則u=mgdtanα/q。（5）圖像的斜率k= mgd/q，則q= mgd/k。