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(2010•宣武区模拟)为了验证电荷之间的引力与电荷间距离的平方成反比的规律,库仑还设计了一个电摆实验,其装置如图所示:G为绝缘金属球,lg为虫胶做的小针,悬挂在7~8尺长的蚕丝s
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(2010•宣武区模拟)为了验证电荷之间的引力与电荷间距离的平方成反比的规律,库仑还设计了一个电摆实验,其装置如图所示:G为绝缘金属球,lg为虫胶做的小针,悬挂在7~8尺长的蚕丝sc下端,l端放一镀金小圆纸片.G、l间的距离可调.实验时使G、l带异号电荷,则小针受到电引力作用可以在水平面内做小幅摆动.测量出G、l在不同距离时,lg摆动同样次数的时间,从而计算出每次振动的周期.库仑受万有引力定律的启发,把电荷之间的吸引力和地球对物体的吸引力加以类比,猜测电摆振动的周期与带电小纸片l到绝缘带电金属球G之间的距离成正比.库仑记录了三次实验数据如下表:| 实验次数 | 小纸片与金属 球心的距离 | 15次振动 所需的时间 |
| 1 | 9 | 20 |
| 2 | 18 | 41 |
| 3 | 24 | 60 |
(1)根据牛顿万有引力定律和单摆的周期公式可以推断:地面上单摆振动的周期T正比于摆球离开地球表面的距离h.
(2)从表格中第1、第2组数据看,电摆的周期与纸片到球心之间的距离可能存在正比例关系.
(3)假如电摆的周期与带电纸片到金属球球心距离成正比,则三次测量的周期之比应为20:40:53,但是实验测得值为20:41:60,因此假设不成立.
(4)第3组实验测得的周期比预期值偏大,可能是振动时间较长,两带电体漏电造成实验有较大的误差造成的.
则下列选项正确的是( )
A.(2)(4)
B.(1)(2)(3)(4)
C.(2)(3)
D.(1)(3)
▼优质解答
答案和解析
由mg=
和T=2π
可得:T=2πR
,其中R=R0+h,地面上单摆振动的周期T正比于摆球离地球中心的距离R,故(1)错误;
从表格中的数据可以看出,在误差范围内:
≈
≈
,故推测电摆的周期与纸片到球心之间的距离可能存在正比例关系,故(2)正确;
随振动时间的延长,带电体漏电,两带电体间的引力减小,相当于公式中的g减小,周期增大,所以实验测得的数值偏大,假设成立,故(3)错误,(4)正确.
故选:A.
| GMm |
| R2 |
|
|
从表格中的数据可以看出,在误差范围内:
| 20 |
| 9 |
| 41 |
| 18 |
| 60 |
| 24 |
随振动时间的延长,带电体漏电,两带电体间的引力减小,相当于公式中的g减小,周期增大,所以实验测得的数值偏大,假设成立,故(3)错误,(4)正确.
故选:A.
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