Question

某研究性學習小組設計了以下方法來測量物體的帶電量．如圖11所示的小球是一個外表面鍍有金屬膜的空心塑料球，用絕緣絲線懸掛于O點，O點固定一個可測量絲線偏離豎直方向角度α的量角器，M、N是兩塊相同的、正對著豎直平行放置的金屬板(加上電壓后其內部電場可看作勻強電場)．另外還要用到的器材有天平、刻度尺、電壓表、直流電流表、開關、滑動變阻器及導線若干．該小組的實驗步驟如下，請你幫助該小組完成：

 (1)用天平測出小球的質量m，按如圖11所示進行器材的安裝，并用刻度尺測出M、N板之間的距離d，使小球帶上一定的電量．

(2)連接電路(請在圖中的虛線框中畫出實驗所用的電路圖，電源、開關已經畫出)．

(3)閉合開關，調節(jié)滑動變阻器滑片的位置，讀出多組相應的電壓表的示數(shù)和絲線的偏轉角度θ.

(4)以電壓U為縱坐標，以________為橫坐標作出過原點的直線，求出直線的斜率k.

(5)小球的帶電量q＝________.(用m、d、k等物理量表示)

圖11

Answer 1

(2)如圖12(a)　(4)tanα　(5) 　帶電小球的受力如圖12(b)，根據平衡條件有tanθ＝F/mg，又有F＝qE＝qU/d，聯(lián)立解得，U＝tanθ＝ktanθ，所以應以tanθ為橫坐標．

圖12