题目内容
有三根长度皆为l=1.00m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?
【答案】
水平方向上: F=qE-Tcos60°=0.043N
(1分)
(1)如右图 (有受力图 1分)
竖直方向上 Tsin60°=mg (1分)
T=0.115N (1分)
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(2)平衡后的状态如图所示
FAB=
=0.14N
(2分)
(3)AB线与水平方向夹角θ
θ=45°
(1分)
所以重力做功: WG=mgL(1-sin60°+1+sin45°-sin60°)=0.0975J (2分)
电场力做功: WE=qEL(-sin30°+sin45°-sin30°)=-0.0293J (2分)
所以克服阻力的功:Wf= WG + WE =0.0682J (2分)
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