Question

長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線下系一帶正電的小球，其帶電荷量為Q，懸于O點(diǎn)，如圖1-2-12所示.當(dāng)在O點(diǎn)另外固定一個(gè)正電荷時(shí)，如果球靜止在A處，則細(xì)線拉力是重力mg的兩倍.現(xiàn)將球拉至圖中B處(θ=60°)，放開(kāi)球讓它擺動(dòng)，問(wèn)：

圖1-2-12

(1)固定在O處的正電荷的帶電荷量為多少?

(2)擺球回到A處時(shí)懸線拉力為多少?

Answer 1

解：(1)球靜止在A處經(jīng)受力分析知受三個(gè)力作用：重力mg、靜電力F和細(xì)線拉力F_拉，

由受力平衡和庫(kù)侖定律列式：F_拉=F+mg，F(xiàn)=k，F(xiàn)_拉=2mg

三式聯(lián)立解得：q=.

(2)擺回的過(guò)程只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，規(guī)定最低點(diǎn)重力勢(shì)能等于零，列如下方程：

mgL(1-cos60°)=mv²

F_拉′-mg-F=m

由(1)知靜電力F=mg

解上述三個(gè)方程得：F_拉′=3mg.