(2013•静安区二模)关于点电荷周围电势大小的公式为U=kQ/r,式中常量k>0,Q为点电荷所带的电量,r为电场中某点

(2013•静安区二模)关于点电荷周围电势大小的公式为U=kQ/r,式中常量k>0,Q为点电荷所带的电量,r为电场中某点距点电荷的距离.如图所示,两个带电量均为+q的小球B、C,由一根长为L的绝缘细杆连接,并被一根轻质绝缘细线静止地悬挂在固定的小球A上,C球离地的竖直高度也为L.开始时小球A不带电,此时细线内的张力为T0;当小球A带Q1的电量时,细线内的张力减小为T1;当小球A带Q2的电量时,细线内的张力大于T0
(1)分别指出小球A带Q1、Q2的电荷时电量的正负;
(2)求小球A分别带Q1、Q2的电荷时,两小球B、C整体受到小球A的库仑力F1与F2大小之比;
(3)当小球A带Q3的电量时细线恰好断裂,在此瞬间B、C两带电小球的加速度大小为a,求Q3
(4)在小球A带Q3(视为已知)电量情况下,若B球最初离A球的距离为L,在细线断裂到C球着地的过程中,小球A的电场力对B、C两小球整体做功为多少?(设B、C两小球在运动过程中没有发生转动)
yutong6100 1年前 已收到1个回答 举报

littleligen 幼苗

共回答了18个问题采纳率:94.4% 举报

解题思路:(1)对B、C整体分析,根据平衡条件判断.
(2)根据库仑定律表示出两小球B、C整体受到小球A的库仑力求解
(3)细线断裂时和球A不带电时根据牛顿第二定律列出等式求解
(4)小球A的电场力对B、C两小球整体做功等于各自做功的代数和.

(1)对B、C整体分析,当小球A带Q1的电量时,细线内的张力减小为T1
根据平衡条件得小球A带Q1电荷时电量为负,
当小球A带Q2的电量时,细线内的张力大于T0.根据平衡条件得小球A带Q2电荷时电量为正.
(2)根据库仑定律得
F1=
kQ1q

r2B+
kQ1q

r2C
F2=
kQ2q

r2B+
kQ2q

r2C,

F1
F2=
Q1
Q2.
(3)细线断裂时(加速)
根据牛顿第二定律得:
GBC+F3=mBCa┅①,
球A不带电时(平衡)
根据平衡条件得:
GBC=T0┅②,
由①、②式,可得F3=
T0a
g-T0┅③.
运用(2)的结论,得

T0−T1
F3=
Q1
Q3┅④,
再利用③、④式,得
Q3=
T0(a−g)
(T0−T1)g Q1
(4)小球A的电场力对B、C两小球整体做功等于各自做功的代数和.
W=WAB+WAC
WAB=(
kQ3
L-
kQ3
2L)q
WAC=(
kQ3
2L-
kQ3
3L)q,
W=
2kQ3q
3L.
答:(1)小球A带Q1电荷时电量为负,小球A带Q2电荷时电量为正;
(2)小球A分别带Q1、Q2的电荷时,两小球B、C整体受到小球A的库仑力F1与F2大小之比是
Q1
Q2;
(3)当小球A带Q3的电量时细线恰好断裂,在此瞬间B、C两带电小球的加速度大小为a,Q3是=
T0(a−g)
(T0−T1)g Q1
(4)在小球A带Q3(视为已知)电量情况下,若B球最初离A球的距离为L,在细线断裂到C球着地的过程中,小球A的电场力对B、C两小球整体做功为
2kQ3q
3L.

点评:
本题考点: 能量守恒定律;库仑定律;电势能.

考点点评: 解决本题的关键理清带电系统在整个过程中的运动情况,结合牛顿第二定律、运动学公式综合求解.

1年前

9
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 18 q. 0.639 s. - webmaster@yulucn.com