Question

4．某同學(xué)為了探究影響電荷間相互作用力的因素，進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)：
（1）如圖所示，M是一個放在絕緣支柱上帶正電的物體，把系在絲線上的帶正電的輕質(zhì)小球先后掛在P₁、P₂、P₃位置，發(fā)現(xiàn)絲線偏離豎直方向的角度逐漸變�。�這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明電荷之間的作用力隨著距離的增大而減小．
（2）若實(shí)驗(yàn)測得放在絕緣支柱上的帶電體的質(zhì)量為M、帶電量為Q，帶點(diǎn)輕質(zhì)小球質(zhì)量為m、帶電荷量為q，處在P1位置時絲線與豎直方向的偏角為a，輕質(zhì)小球與帶電體M的球心在同一水平線上，則輕質(zhì)小球所受庫侖力的大小為mgtana．帶電體M所受庫侖力的大小為mgtana．

Answer 1

分析 （1）解答本題要了解庫侖力的推導(dǎo)過程，由于決定電荷之間作用力大小的因素很多，因此需要采用控制變量的方法進(jìn)行研究．雖然學(xué)生現(xiàn)在都知道庫侖力的決定因素，但是該實(shí)驗(yàn)只是研究了庫侖力和距離之間的關(guān)系．
（2）帶點(diǎn)輕質(zhì)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，對小球進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡條件列式求解即可．

解答 解：（1）在研究電荷之間作用力大小的決定因素時，采用控制變量的方法進(jìn)行，如本實(shí)驗(yàn)，根據(jù)小球的擺角可以看出小球所受作用力逐漸減小，由于沒有改變電性和電量，不能研究電荷之間作用力和電性、電量關(guān)系，這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明電荷之間的作用力隨著距離的增大而減�。�
（2）帶點(diǎn)輕質(zhì)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，受到重力和電場力以及繩子的拉力，根據(jù)平衡條件得：
tana=$\frac{F}{mg}$
解得：F=mgtana，
帶電體M所受庫侖力的大小與m受到的庫侖力大小相等，則帶電體M所受庫侖力的大小F′=F=mgtana
故答案為：（1）隨著距離的增大而減�。唬�2）mgtana；mgtana

點(diǎn)評 控制變量法是高中物理物理中重要研究方法，要了解控制變量法的應(yīng)用，第二問中要求同學(xué)們能正確分析物體的受力情況，能根據(jù)平衡條件列式求解．