Question

（5分）某研究性学习小组设计了图示实验装置测量物体带电荷量的方法。图中小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器，M、N是两块相同的、正对着平行放置的金属板(加上电压后其内部电场可视为匀强电场) ，另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电源、开关、滑动变阻器及导线若干。当地的重力加速度为g。

（1）用天平测出小球的质量m，按图所示进行器材的安装，并用刻度尺测出M、N板之间的距离d，使小球带上一定的电荷量

（2）请在图中的虚线框内画出实验所用的电路图 (电源、开关已画出)

（3）闭合开关，调节滑动变阻器滑动片的位置，读出多组对应的电压表的示数U和丝线的偏转角度α

（4）以电压U为纵坐标，以_______为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率k

（5）小球的带电荷量q=_________，（用m、d、k等物理量表示）

Answer

（2）如图所示

（4）tanα

（5）mgd/k

【解析】

试题分析：（2）实验要求测量多组数据，最好把滑动变阻器接成分压式，为了测量MN极板的电压，电压表需要与两极板并联；（4）对带电小球受力分析，小球受到沿细线向上的拉力T、竖直向下的重力G和水平向左的电场力F，由于小球处于平衡状态，有F=Gtanα，即qu/d=mgtanα，则u=mgdtanα/q。（5）图像的斜率k= mgd/q，则q= mgd/k。

考点：本题考查电荷量的测量实验，主要涉及平衡条件的应用。