某同學選用兩個完全相同的小球A、B來驗*庫侖定律．使小球A和B帶上同種電荷，A球放在左右可移動且上下高度可調節...

問題詳情：

某同學選用兩個完全相同的小球A、B來驗*庫侖定律．使小球A和B帶上同種電荷，A球放在左右可移動且上下高度可調節的絕緣座上，B球用絕緣絲線懸掛於玻璃棒C點，如圖．實驗時，保*A、B兩球球心在同一水平線上，待B球平衡後偏離豎直線的角度為θ，B球質量為m，重力加速度為g；

先保持兩球電荷量不變，使A球從遠處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，懸線的偏角越大；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大.

(1)實驗中需要用到_____________的科學方法．

(2)根據平衡關係，A、B兩球之間的電場力F=________________（用m、g、θ表示）．

（3）在閱讀教材後，該同學知道了庫侖定律的表示式，並知道了均勻分佈的帶電球體可以等效為電荷量全部集中在球心處的一個點電荷．

它將兩個半徑為R的金屬小球分別帶上了q1和q2的正電，並使其球心相距3R，應用庫侖定律，計算了兩球之間的庫侖力，則該同學的計算結果__________（選填“偏大” “偏小”“正確”），原因是：_________________．

【回答】

（1）控制變數法     （2）mgtanθ    （3）偏大；    兩電荷帶同種電荷，導致電量間距大於3R．   

【詳解】

（1）做這個實驗是時，“先保持兩球電荷量不變”和“再保持兩球距離不變”，可見，實驗中需要用到控制變數法的科學方法．

（2）A球受重力，繩的拉力和電場力三力平衡，根據平衡關係，A、B兩球之間的電場力F=mgtanθ．

（3）當兩球心相距為3R時，兩球不能看成點電荷，因帶同種電荷，導致電量間距大於3R，根據庫侖定律F=k，可知，它們相互作用的庫侖力大小F＜．即該同學的計算結果偏大，原因是：兩電荷帶同種電荷，導致電量間距大於3R．

【點睛】

本題應知道控制變數法在實驗中的應用，明確當兩球心相距為3R時，兩球不能看成點電荷，不能直接運用庫侖定律解答，注意庫侖定律的成立條件，理解點電荷的含義．

知識點：庫倫定律

題型：實驗,探究題