Question

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1-2-4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的两倍.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)摆球回到A处时悬线拉力为多少?

图1-2-4

Answer 1

解析：(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=k,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.

答案:(1)q=(2)F_拉′=3mg