题目内容
20．演绎探究-电荷间的力（1）库仑定律：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力（库仑力）与距离平方成反比，与电荷量乘积成正比，作用力的方向在它们的连线上，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．库仑定律的表达式为：F库=Kq1．q2/r2，其中F库为真空中两个静止点电荷之间的相互作用力（库仑力），q1和q2分别为两点电荷所带的电荷量，r为两点电荷间的距离，K为静电常量，其数值为K=9.0×109N•m2/C2；
（2）万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比．其表达式为F引=Gm1m2/r2，其中F引是两物体间的万有引力，m1和m2是两物体的质量，r是两物体间的距离，G为万有引力恒量，其数值为G=6.67×10-11 N•m2/kg2
（3）据经典理论：基态氢原子中电子的“轨道”半径（可以看作是质子与电子间的距离）r≈5.29×10 -11m；氢原子核内的质子和核外电子可看成“点电荷”，两者的电荷量均为1.60×10-19库仑．质子的质量约为1.67×10-27 kg，电子的质量约为9.11×10-31kg．
请你求出氢原子中质子与电子的库仑力和万有引力之比约为多少？
分析 在真空中有两个点电荷间的作用力遵守库仑定律，根据库仑定律求解．
解答 解：（1）库仑定律的内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们距离的二次方成反比，作用力的方向在两点电荷连线上，同种电荷相互排斥，异种电荷互相吸引．
（3）据经典理论：基态氢原子中电子的“轨道”半径（可以看作是质子与电子间的距离）r≈5.29×10 -11m；氢原子核内的质子和核外电子可看成“点电荷”，两者的电荷量均为1.60×10-19库仑．质子的质量约为1.67×10-27 kg，电子的质量约为9.11×10-31kg．
氢原子中质子与电子的库仑力和万有引力之比约为：$\frac{{F}_{库}}{{F}_{引}}$=$\frac{K{q}_{1}{q}_{2}}{G{m}_{1}{m}_{2}}$=$\frac{9.0×1{0}^{9}×1.60×1{0}^{-19}×1.60×1{0}^{-19}}{6.67×1{0}^{-11}×1.67×1{0}^{-27}×9.11×1{0}^{-31}}$=$\frac{1{0}^{40}}{1}$
故答案为：（1）电荷；排斥；吸引；（3）点电荷；氢原子中质子与电子的库仑力和万有引力之比约为$\frac{1{0}^{40}}{1}$．
点评 本题主要考查对库仑定律的理解和应用，注意点电荷的含义及距离的概念．
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15．小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的震动时，猜测：即使在弦紧张程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关．她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确．下表是她在实验时控制琴弦的条件：
（1）在上述探究过程中，总要控制某些因素，使他们保持不变，进而寻找出另一种可变因素与被研究的物理量之间的关系，掌握了这种实验探究方法后，请你帮助小兰完成本实验．如果小兰想探究发声的音调与弦的材料的关系，你认为她应该选用表格中编号为D、E的琴弦（填字母）．
（2）如果小兰想探究发声的音调与弦的横截面积的关系，你认为她应该选用表格中编号为A、B的琴弦（填字母）．
（3）在上述探究过程中，总要控制某些因素，使他们保持不变，进而寻找出另一些因素的关系，这种研究法叫做控制变量法．
| 控制条件 编号 | 琴弦的材料 | 琴弦的长度/cm | 琴弦的横截面积/cm2 |
| A | 钢 | 20 | 0.3 |
| B | 钢 | 20 | 0.7 |
| C | 钢 | 30 | 0.5 |
| D | 铜 | 40 | 0.5 |
| E | 尼龙丝 | 40 | 0.5 |
（2）如果小兰想探究发声的音调与弦的横截面积的关系，你认为她应该选用表格中编号为A、B的琴弦（填字母）．
（3）在上述探究过程中，总要控制某些因素，使他们保持不变，进而寻找出另一些因素的关系，这种研究法叫做控制变量法．
5．在研究“杠杆平衡条件”的探究活动中，
（1）所需的器材除了杠杆、支架、细线、钩码外，还需要弹簧测力计．
（2）杠杆两端的螺母的作用是调节杠杆在水平位置平衡．
（3）在杠杆的支点两侧上挂上钩码后，发现左端比右端高，应将钩码向左移动（填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，这样的好处是便于测量力臂．
（4）实验得出：杠杆平衡条件是F1L1=F2L2．
（5）如表是某同学实验的过程记录，请把表格中空缺部分补充完整．
（1）所需的器材除了杠杆、支架、细线、钩码外，还需要弹簧测力计．
（2）杠杆两端的螺母的作用是调节杠杆在水平位置平衡．
（3）在杠杆的支点两侧上挂上钩码后，发现左端比右端高，应将钩码向左移动（填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，这样的好处是便于测量力臂．
（4）实验得出：杠杆平衡条件是F1L1=F2L2．
（5）如表是某同学实验的过程记录，请把表格中空缺部分补充完整．
| 次数 | 动力/N | 动力臂/m | 阻力/N | 阻力臂/m |
| 1 | 1.96 | 0.04 | 3.92 | 0.02 |
| 2 | 0.49 | 0.06 | 0.98 | 0.03 |
| 3 | 2.45 | 0.03 | 1.47 | 0.05 |
如图所示，电源电压为6V，R1为20Ω，闭合开关后，电流表示数为0.5A，则通过R1的电流为0.3A，R2的阻值为30Ω．