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，調節滑動變阻器滑片的位置，讀出多組相應的電壓表的示數和絲線的偏轉角度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)

Answer 1

（2）

（4）tanθ為橫坐標（5）

解析試題分析：(2)如圖12(a)　(4)電小球的受力如圖（b），根據平衡條件有
，又有，
聯立解得，，所以應以tanθ為橫坐標．　
(5) 由上可知，則小球的帶電量為

考點：電容器的動態分析；閉合電路的歐姆定律．
點評：其聯系的紐帶是電場力，既與力學知識有聯系，又與電場知識有聯系．