题目内容
【题目】如图所示,有三根长度均为L=0.3m的不可伸长的绝缘细线,其中两根的一端分别固定在天花板上的P、Q点,另一端分别拴有质量均为m=0.12kg的带电小球A和B,其中A球带正电,电荷量为q=3×10-6C。A、B之间用第三根线连接起来。在水平向左的匀强电场E作用下,A、B保持静止,悬线仍处于竖直方向,且A、B间细线恰好伸直。(静电力恒量k=9×109N·m2/ C2,取g="l0" m/s2)
(1)此匀强电场的电场强度E为多大;
(2)现将PA之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置。求此时细线QB所受的拉力T的大小,并求出A、B间细线与竖直方向的夹角;
(3)求A球的电势能与烧断前相比改变了多少(不计B球所带电荷对匀强电场的影响)。
【答案】(1)(2)2.4N ,37°(3)
【解析】(1)对B球进行受力分析,在水平方向受水平方向的电场力和A球施加的库仑力,由于球均处于平衡状态, B球水平方向合力为零,得:,;
(2)两球及细线最后位置如图所示:
对A、B球整体分析,受重力和线QB的拉力,由平衡条件得:
对A球进行受力分析:A球受重力,电场力,AB线的拉力,库仑力,由平衡条件得:重力和电场力的合力必须沿着线的方向,,,;
(3)A球克服电场力做功,,所以A球的电势能增加了。
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