Question

長為L的絕緣細線下系一帶正電的小球,其帶電荷量為Q,懸于O點,如圖1-2-4所示.當在O點另外固定一個正電荷時,如果球靜止在A處,則細線拉力是重力mg的兩倍.現將球拉至圖中B處(θ=60°),放開球讓它擺動,問:

(1)固定在O處的正電荷的帶電荷量為多少?

(2)擺球回到A處時懸線拉力為多少?

圖1-2-4

Answer 1

解析：(1)球靜止在A處經受力分析知受三個力作用:重力mg、靜電力F和細線拉力F_拉,由受力平衡和庫侖定律列式:

F_拉=F+mg,F=k,F_拉=2mg

三式聯立解得:

q=.

(2)擺回的過程只有重力做功,所以機械能守恒,規定最低點重力勢能等于零,列如下方程:

mgL(1-cos60°)=mv²

F_拉′-mg-F=m

由(1)知靜電力F=mg

解上述三個方程得：F_拉′=3mg.

答案:(1)q=(2)F_拉′=3mg