长为L的绝缘细线下系一带正电的小球,其带电荷量为Q,悬于O点,如图所示.当在O点另外固定一个正电荷时,如果球静...
问题详情:
长为L的绝缘细线下系一带正电的小球,其带电荷量为Q,悬于O点,如图所示.当在O点另外固定一个正电荷时,如果球静止在A处,则细线拉力是重力mg的3倍.现将球拉至图中B处(θ=60°),放开球让它摆动,问:
(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为多少?
(2)球摆回到A处时悬线拉力为多少?
【回答】
解:(1)球静止在A处经受力分析知受三个力作用:重力mg、静电力F和细线拉力F拉,由受力平衡和库仑定律列式:
F拉=F+mg,
F=,
F拉=2mg
三式联立解得:
q=.
(2)摆回的过程只有重力做功,所以机械能守恒,规定最低点重力势能等于零,列如下方程:
mgL(1﹣cos60°)=mv2
F拉′﹣mg﹣F=m
由(1)知静电力F=mg
解上述三个方程得:F拉′=3mg.
答:(1)固定在O处的正电荷的带电荷量为
(2)摆球回到A处时悬线拉力为3mg.
知识点:静电场及其应用单元测试
题型:计算题
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