题目内容

【题目】如图所示,把一个带正电荷Q的小球A固定在绝缘支座上,另一个质量为m,带电量也为Q的带正电的小球B,用绝缘细线悬于O点,B球处于静止状态,细线与竖直方向的夹角为θ=30°,A、B均视为点电荷,已知AB位于距地面高为h的水平线上且=.求:

(1)小球B所受到的库仑斥力及A、B两小球间的距离;

(2)A、B两小球在O点产生的合场强的大小及方向;

(3)剪断细线OB,小球B第一次落地时速度大小为v,求小球B的初位置和第一次落地点之间的电势差.

【答案】(1) (2) 方向沿AB的中垂线向上(3)

【解析】

B球受到重力、线的拉力和电场力而平衡,根据B球受力平衡,由平衡条件求出库仑力,然后由库仑定律即可求出距离;根据库仑定律分析即可求出在O点产生的合场强的大小及方向;剪断细线OB,电场力与重力对b做功,由动能定理即可求出;

解:(1)B进行受力分析如图:

则:

由库仑定律:

所以:

(2)带电小球在O点产生的场强相等,都是:

合场强的方向在二者的角平分线上,大小为:方向沿AB的中垂线向上

(3)小球B运动的过程中重力与电场力做功,由 动能定理得:

所以:

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