Question

用下面的方法可以测量物体的电荷量．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．
简要的实验步骤如下：
①用天平测出小球的质量m，按图安装器材，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按图连接电路；
③闭合开关，调节滑动变阻器滑动片的位置，读出多组相应的电压表的示数U和丝线的偏转角度θ；
④以电压U为横坐标，tanθ为纵坐标描点，并根据这些点作出一条过原点的直线，求出直线的斜率k．
（1）若实验中发现小球稳定时，悬线偏向靠近N板的一侧，这表明小球带

 

电．
（2）最终求得小球的电荷量q=

 

（用m、g、d和k表示）．

Answer 1

分析：以小球为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件以及电场强度与板间电压的关系式得出电压U与θ的关系式，再选择横坐标，求出斜率k，并求出小球的带电量．

解答：解：（1）闭合电键后M板带负电，电场强度由N指向M，当小球带负电荷时，受到指向N的电场力，所以丝线将向N板偏转；
（2）对小球受力分析，设细线与竖直方向的夹角为θ，根据平衡条件有
tanθ=

F

mg

又有F=qE=

qU

d

联立解得，q=mgd

tanθ

U

=mgdk
故答案为：（1）负；（2）mgdk

点评：本题是力电综合题，其联系的纽带是电场力，既与力学知识有联系，又与电场知识有联系．