Question

【題目】如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用長(zhǎng)為L不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線(xiàn)拴住一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小球1，線(xiàn)的上端固定于O點(diǎn)，若在B點(diǎn)同一水平線(xiàn)上的左方距離為r處固定另一帶電小球2，小球1恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)拿走小球2后，小球1由靜止開(kāi)始向上擺動(dòng)，當(dāng)細(xì)線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)120°角到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度恰好為零，此時(shí)OA恰好處于水平狀態(tài)，設(shè)整個(gè)過(guò)程中細(xì)線(xiàn)始終處于拉直狀態(tài)，靜電力常量為k，求：

(1)BA兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U；

(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大小；

(3)小球2的帶電量Q。

Answer 1

【答案】(1) 　(2) 　(3)

【解析】 (1)小球1從B到A過(guò)程，由動(dòng)能定理得：qU－mgLcos30°＝0－0

解得：U＝

(2)BA間沿電場(chǎng)線(xiàn)的距離為：d＝L＋Lsin30°

在勻強(qiáng)電場(chǎng)，有：E＝

所以聯(lián)立以上三式得：E＝

(3)未拿走球2時(shí)，小球1恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球1和2間的作用力為：F庫(kù)＝k

小球1受力平衡，則有：

Fsin30°＋qE＝k

Fcos30°＝mg

所以解得：Q＝