题目内容
(12分)如图所示,一长为
、不可伸长的绝缘细线一端系有质量为m、电荷量为 + q的带电小球,绳的另一端固定于O点,O点固定有一电荷量为 + Q的点电荷P。现加一个水平向右的匀强电场,小球静止于与竖直方向成θ角的A点。求:
(1)小球在A点绳子受到的拉力T1和外加的水平电场的场强E的大小;
(2)将小球拉起至与O点等高的B点(线伸直)后无初速释放,则小球经过最低点C时,绳受到的拉力T2大小。
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(12分)解:(1)小球在A点受力平衡如图,其中F为两点电荷间的库仑力,则
T1cosθ - mg - Fcosθ = 0 2分
Fsinθ + qE - T1sinθ = 0 2分
F = k
1分
联立式解得 T1 = k
+
1分
E =
1分
(2)小球从B运动到C的过程中, Q对q的库仑力不做功,由动能定理得
mgl – qEl =
mυC2 – 0 2分
在C点时 T2 – k
– mg = m
2分
联立解得 T2 = k
+ mg(3 – 2tanθ) 1分
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