高中物理实验专题训练——电磁学实验一：静电场部分.docxVIP

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2024-08-30 发布于河北
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高中物理实验专题训练——电磁学实验一：静电场部分.docx

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高中物理实验专题训练——电磁学实验一：静电场部分

一、实验题

某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。

步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1，P2，

步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。

（1）图甲中实验采用的方法是________(填正确选项前的字母)。

A.理想实验法 B.等效替代法

C.微小量放大法 D.控制变量法

（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而________(填“增大”“减小”或“不变”)。

（3）接着该组同学使小球处于同一位置，增大（或减小）小球A所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ，若两次实验中A的电量分别为q1和q2，θ分别为45°和60°，则

【答案】

（1）D

（2）增大

（3）2

【解析】

【小问1详解】

图甲中先保持带电小球的电荷量不变，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、

故选D。

【小问2详解】

本实验中，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力的大小，由图可知，电荷量越大、距离越小，丝线偏离竖直方向的角度越大，根据对小球受力分析可知电荷之间的静电力随着电荷量的增大、距离的减小而增大。

【小问3详解】

设小球B的质量为m，电量为q，B球的受力情况如图所示

当A球带电量为q1

其中

当A球带电量为q2

其中

联立，解得

某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以转换成丝线偏离竖直方向的角度以便显示出来。他们进行了以下操作。

步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、

步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。

（1）图甲中实验涉及的方法有________（填正确选项前的字母，多选）；

A.理想实验法 B.转换法 C.微小量放大法 D.控制变量法

（2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个质量为m、均匀带电Q的小球B，P点到B球球心的距离为l，移动另一个均匀带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B球在同一水平线上，B球处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ=30°。由于手柄并非完全绝缘，A球的电荷量缓慢非均匀减小，并使A球在竖直平面内以B球球心为圆心，两球心之间距离为半径缓慢逆时针旋转，恰使B球静止于原处。静电力常量为k，重力加速度大小为g。满足B球原处静止条件下，A球电荷量的最小值为________，此时A、B球连线与细线的夹角大小为________。

【答案】

（1）D

（2）增大

（3）①mgl28kQ

【解析】

【小问1详解】

图甲中保持电荷量不变，只改变距离，研究力的变化情况或保持距离不变，只改变电荷量，研究力的变化情况，采用的是控制变量法，故ABC错误，D正确。

故选D。

【小问2详解】

本实验中，设小球静止时细线偏离竖直方向的角度θ，对小球受力分析可知

根据小球摆角θ的变化可以判断出小球所受静电力的大小变化。由图甲可知，保持电荷量不变，θ随距离的减小而增大，可推知电荷之间的静电力随着距离的减小而增大。

【小问3详解】

[1][2]A、B球之间的距离为

r=l

悬线偏离竖直方向角度为θ=30°时，小球B受重力、小球A水平方向的排斥力、细线的拉力，如图

当小球A对小球B的排斥力与细线垂直时，即A、B球连线与细线的夹角大小为90°时，排斥力最小，A球电荷量最小

解得小球A的电荷量

1.为研究一均匀带正电球体A周围静止电场的性质，某同学在干燥的环境中先将球A放在一灵敏电子秤的绝缘托盘上，如图（a）所示，此时电子秤的示数为N1；再将另一小球B用绝缘细线悬挂在一绝缘支架上，使其位于球A的正上方点P，电子秤稳定时的示数减小为N2。缓慢拉动绝缘细线，使小球B从点P沿竖直方向逐步上升到点Q，用刻度尺测出点P正上方不同位置到点P的距离x，并采取上述方法确定该位置对应的场强E，然后作用E—x图像，如图（b