题目内容

某研究性学习小组设计了一个方案来测量物体的电荷量.如下图甲所示,将一个外表面镀有金属膜的空心塑料球,用绝缘丝线悬挂于天花板上的O点,O点竖直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、正对着竖直平行放置的金属薄板(加上电压后其内部电场可看作匀强电场),两块金属薄板与量角器所在平面垂直.另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电源E、电压表V、开关S、滑动变阻器R及导线若干.若在整个实验过程中不考虑微量的静电泄漏,小球始终不与金属薄板相碰,试根据如下实验操作回答:

(1)用天平测出小球的质量m,按图甲所示进行器材的安装,并用刻度尺测出M、N两板之间的距离d,然后使小球带上一定的电荷量;

(2)小组成员预先设计了如下图乙、丙所示的控制电路,为了使M、N两板之间的电势差(即电压表的示数)能从0开始逐渐增大,应该选用图________控制电路(选填“乙”或“丙”);

(3)正确选择控制电路与图甲中的接线柱A、B连接后,闭合开关S,缓慢调节滑动变阻器R滑片P,记录下多组电压表的示数U和相应的丝线偏离竖直方向的夹角

(4)以U为纵坐标,以tan为横坐标,将上述多组实验数据描点后可得到一条过原点的直线,若该直线的斜率k,则被测小球的电荷量q=________(用m、d、k、g表示);

(5)在完成最后一组数据测量后,该小组成员采用特殊手段将接线柱A、B与控制电路脱开,在确保金属薄板M、N上已有电荷量不变的条件下:①若将M、N两板间距d缓慢适量增大,则悬挂小球的绝缘丝线偏离竖直方向的夹角将________(选填“增大”、“不变”或“减小”);②若将绝缘丝线在悬点O处瞬间剪断,则小球将做什么形式的运动?答:________.

练习册系列答案
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(2009?湘潭模拟)(1)为了验证碰撞中的动量守恒,某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球,按下述步骤做了如下实验:

A.用天平测出两个小球的质量(分别为m1和m2,且m1>m2).
B.按照如图1所示的那样,安装好实验装置.将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端点的切线水平.将一斜面BC连接在斜槽末端.
C.先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置.
D.将小球m2放在斜槽前端边缘处,让小球m1从斜槽顶端A处滚下,使它们发生碰撞,记下小球m1和小球m2在斜面上的落点位置.
E.用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离.图1中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到B点的距离分别为LD、LE、LF
根据该同学的实验,回答下列问题:
①小球m1与m2发生碰撞后,m1的落点是图1中的
D
D
点,m2的落点是图中的
F
F
点.
②用测得的物理量来表示,只要满足关系式
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
m1
LE
=m1
LD
+m2
LF
,则说明碰撞中动量是守恒的.
(2)用伏安法测电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差.为了消除系统误差,某研究性学习小组设计了如图2所示的测量电路.
①请完成下列操作过程:
第一步:先将R2的滑动头调到最左端,单刀双掷开关S2合向a,然后闭合电键S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程),读出此时电压表和电流表的示数U1、I1
第二步:保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变,
将单刀双掷开关S2合向b,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2
将单刀双掷开关S2合向b,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2

②根据以上记录数据写出被测电阻Rx的表达式Rx=
U1
I1
-
U2
I2
U1
I1
-
U2
I2

③根据实验原理图3连接好实物图.

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