Question

某研究性學習小組設計了一個方案來測量物體的電荷量．如下圖甲所示，將一個外表面鍍有金屬膜的空心塑料球，用絕緣絲線懸掛于天花板上的O點，O點豎直固定一個可測量絲線偏離豎直方向角度的量角器，M、N是兩塊相同的、正對著豎直平行放置的金屬薄板(加上電壓后其內部電場可看作勻強電場)，兩塊金屬薄板與量角器所在平面垂直．另外還要用到的器材有天平、刻度尺、電源E、電壓表V、開關S、滑動變阻器R及導線若干．若在整個實驗過程中不考慮微量的靜電泄漏，小球始終不與金屬薄板相碰，試根據如下實驗操作回答：

(1)用天平測出小球的質量m，按圖甲所示進行器材的安裝，并用刻度尺測出M、N兩板之間的距離d，然后使小球帶上一定的電荷量；

(2)小組成員預先設計了如下圖乙、丙所示的控制電路，為了使M、N兩板之間的電勢差(即電壓表的示數)能從0開始逐漸增大，應該選用圖________控制電路(選填“乙”或“丙”)；

(3)正確選擇控制電路與圖甲中的接線柱A、B連接后，閉合開關S，緩慢調節滑動變阻器R滑片P，記錄下多組電壓表的示數U和相應的絲線偏離豎直方向的夾角；

(4)以U為縱坐標，以tan為橫坐標，將上述多組實驗數據描點后可得到一條過原點的直線，若該直線的斜率k，則被測小球的電荷量q＝________(用m、d、k、g表示)；

(5)在完成最后一組數據測量后，該小組成員采用特殊手段將接線柱A、B與控制電路脫開，在確保金屬薄板M、N上已有電荷量不變的條件下：①若將M、N兩板間距d緩慢適量增大，則懸掛小球的絕緣絲線偏離豎直方向的夾角將________(選填“增大”、“不變”或“減小”)；②若將絕緣絲線在懸點O處瞬間剪斷，則小球將做什么形式的運動？答：________．

Answer 1

答案：