Question

【題目】某探究活動(dòng)小組自主設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量物體的帶電量．如圖所示的是一個(gè)外表面鍍有金屬膜的空心帶電小球，用絕緣絲線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)固定一個(gè)可測(cè)量絲線偏離豎直方向角度θ的量角器，M、N是兩塊相同的、正對(duì)著豎直平行放置的金屬板（金屬板間電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)）．另外還要用到的器材有天平、刻度尺、電壓表、電流表（已知內(nèi)阻rA=1Ω）、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器R及導(dǎo)線若干．已知重力加速度為g．

（1）根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)電路如甲圖已接好，在實(shí)驗(yàn)中能夠準(zhǔn)確讀出多組相應(yīng)的電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I和絲線偏離豎直方向的角度θ；探究小組同學(xué)以電壓U為縱坐標(biāo)，以tan為橫坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系．通過(guò)繪制圖線得到一條傾斜直線（題中未畫(huà)出），得出斜率為k．為了求出小球所帶電荷量q，該小組同學(xué)還必須測(cè)量的物理量有_________、_________（寫(xiě)出物理量名稱(chēng)及其符號(hào)），則小球的帶電量q=_________（用題目中給出的和測(cè)量的物理量符號(hào)表示）；

（2）實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，有同學(xué)提出用此電路可以測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的位置，從而改變電表的示數(shù)，他設(shè)計(jì)出以電壓U為縱坐標(biāo)，以電流I為橫坐標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，作出U-I圖線如乙圖所示，由此可求得電動(dòng)勢(shì)為E=_________，內(nèi)阻r的準(zhǔn)確測(cè)量值為_________．

Answer 1

【答案】 小球的質(zhì)量m 金屬板間的距離d 2.8V 1Ω

【解析】（1）小球在電場(chǎng)力、拉力以及重力作用下保靜靜止?fàn)顟B(tài)，則可知電場(chǎng)力與拉力的合力等于重力；受力分析如圖所示；

則有：Eq=mgtanθ
根據(jù)板間電壓與場(chǎng)強(qiáng)間的關(guān)系有：U=Ed；
聯(lián)立可得：
則由數(shù)學(xué)規(guī)律可知，畫(huà)出的U-tanθ圖象中，圖象的斜率；
則可知 ； 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：小球的質(zhì)量m；金屬板間距離d
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：U=E-Ir
由圖象可知，圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動(dòng)勢(shì)；故E=2.8V；
因電路圖采用相對(duì)電源內(nèi)接法；故圖象的斜率表示內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和，則可知電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和 ；
則電源內(nèi)阻r=r′-rA=2.0-1.0=1.0Ω；