题目内容

有三根长度皆为L=2.00m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别拴有质量皆为m=1.00×10-2Kg的带电小球A和B,它们的电量分别为+q和-q,q=1.00×10-7C.A、B之间用第三根线连接起来.空间中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时A、B球的位置如图所示.现将O、B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.(忽略电荷间相互作用力)
(1)在细线OB烧断前,AB间细绳中的张力大小.
(2)当细绳OB烧断后并重新达到平衡后细绳AB中张力大小?
(3)在重新达到平衡的过程中系统克服空气阻力做了多少的功?

解:(1)在细线OB烧断前,受力分析如图所示:
竖直方向上有:Tsin60°=mg ………………1 分     
T=0.115N ………………1 分      
水平方向上:F=qE-Tcos60°=0.043N  ………………2 分
(2)平衡后的状态如图所示      
FAB=

(qE)2+(mg)2

mg

qE

=0.14N  ………………3 分

(3)AB线与水平方向夹角θ,则tanθ==1

所以 θ=45°………………1 分

所以重力做功:WG=mgL(1-sin60°+1+sin45°-sin60°)=0.195J  ……………2 分

电场力做功:WE=qEL(-sin30°+sin45°-sin30°)=-0.0586J    ……………2 分所以克服阻力的功:Wf=WG+WE=0.1364J  ……………1 分
            

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