有三根长度均为L=0.3m的不可伸长的绝缘细线,其中两根的一端分别固定在天花板上的P、Q点,另一端分别拴有质量均为m=0

有三根长度均为L=0.3m的不可伸长的绝缘细线,其中两根的一端分别固定在天花板上的P、Q点,另一端分别拴有质量均为m=0.12kg的带电小球A和B,其中A球带正电,电荷量为q=3×10 -6 C.A、B之间用第三根线连接起来.在水平向左的匀强电场E作用下,A、B保持静止,悬线仍处于竖直方向,且A、B间细线恰好伸直.(静电力恒量k=9×10 9 N•m 2 /C 2 .)
(1)此匀强电场的电场强度E为多大;
(2)现将PA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.求此时细线QB所受的拉力T的大小,并求出A、B间细线与竖直方向的夹角θ;
(3)求A球的电势能与烧断前相比改变了多少(不计B球所带电荷对匀强电场的影响).
海底之馨 1年前 已收到1个回答 举报

十条虫 春芽

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(1)对B球进行受力分析,在水平方向受水平方向的电场力和A球施加的库仑力.
由于球均处于平衡状态,
B球水平方向合力为零,得:q B E=
k qq B
L 2
E=
kq
L 2 =3×10 5 N/C
(2)两球及细线最后位置如图所示,
对A、B球整体分析,受重力和线QB的拉力,由平衡条件得:
T=2mg=2×0.12×10N=2.4N
对A球进行受力分析:A球受重力,电场力,AB线的拉力,库仑力,
由平衡条件得:重力和电场力的合力必须沿着线的方向.
qE=mgtanθ
tanθ=
qE
mg =
3
4
θ=37°
(3)A球克服电场力做功,
W=-qEL(1-sinθ)=-0.108J
∴A球的电势能增加了△Ep=0.108J
答:(1)此匀强电场的电场强度E为3×10 5 N/C;
(2)此时细线QB所受的拉力T的大小是2.4N,A、B间细线与竖直方向的夹角θ=37°;
(3)求A球的电势能与烧断前相比改变了0.108J

1年前

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