Question

（10分）我們知道，驗電器無法定量測定物體的帶電量．學(xué)校實驗室也沒有其他定量測定電量的儀器．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了一定量測定輕質(zhì)小球帶電量的方案如下：取兩個完全相同的輕質(zhì)小球，用天平測出小球的質(zhì)量m，然后讓小球帶上相同的電量Q，并將兩個帶電小球用相同的絕緣輕質(zhì)細(xì)線如圖所示懸掛（懸線長度遠(yuǎn)大于小球半徑），測出穩(wěn)定后懸線偏離豎直方向的夾角θ等物理量，從而算出小球的電量Q．你認(rèn)為該設(shè)計方案是否可行，若可行，則還需測量哪些物理量才能求出小球所帶的電量，用字母表示該物理量，并寫出小球所帶電量的表達(dá)式及其推導(dǎo)的過程．若不可行，請寫出你的實驗方案和相應(yīng)的計算表達(dá)式及其推導(dǎo)過程．

 

 

Answer 1

【答案】

可行。

【解析】

試題分析：可行。

為了測量小球所帶的電量，還需測量懸線懸點到球心的距離L（或懸線的長度）．

設(shè)當(dāng)小球處于如圖所示的位置時兩球相距r，由牛頓第三定律可知，兩個帶電小球之間的庫侖力大小相等，設(shè)為F．

對A球有：F=KQ²/r²        

由力的平衡條件得：

F=KQ²/r² =mgtanθ     

由幾何關(guān)系可得：r=2Lsinθ  

由以上各式得：mgtanθ=KQ²/(2Lsinθ)²

故：Q=2Lsinθ    

考點：本題考查物體的平衡條件。