长为l的绝缘细线下端系一质量为m的带电小球a,细线悬挂点位于x轴正上方高为h(h>l)处,小球a同时受到水平绝缘细线的拉力而静止,如图所示.现保持悬线与竖直方向的夹角为θ,在
◎ 题目
长为l的绝缘细线下端系一质量为m的带电小球a,细线悬挂点位于x轴正上方高为h(h>l)处,小球a同时受到水平绝缘细线的拉力而静止,如图所示.现保持悬线与竖直方向的夹角为θ,在x轴上放置另一带电小球b,让其从o点沿x轴正向移动到某一位置时,使水平绝缘细线的拉力恰减小为零,悬线的拉力恰为mgcosθ,在此过程中悬线中拉力的变化情况是______;带电小球可视为点电荷,静电力恒量为K,若a、b两小球带电量均为q,则q值为______. |
◎ 答案
(1)以a点作原点,以细线l为y轴,以垂直于细线l的方向为x轴,建立坐标系,对a球受力分析:小球a受到重力mg、悬线的拉力T、库仑力F和水平绳的拉力T′. 把它们分解到x轴和y轴上,如右图所示.由平衡条件得: 在x方向上,mgsinθ=T′x+Fx, 在y方向上,T=T′y+Fy+mgcosθ b球逐渐向右移动时,ab之间的距离减小,库仑力F逐渐增大,方向逐渐向x轴靠近,所以在x轴上的分量逐渐增大.而由图可看出,在y轴上的分量Fy逐渐减小,最终减为零. 因此,在x方向上,T′x逐渐减小,所以T′逐渐减小,因而T′y逐渐减小. 在y方向上,T′y和Fy逐渐减小,所以T逐渐减小. 即在此过程中悬线中拉力一直变小. (2)当水平绝缘细线的拉力减小为零时,a球只受到三个力,l的拉力T,重力mg、电荷间的作用力F. y轴方向,根据上面的平衡方程可知,由于悬线的拉力恰为mgcosa,重力分量也是mgcosa,这说明电荷间的作用力,沿y的方向上的分量为0,则电荷间的作用力的方向垂直于y轴. x轴方向:F=mgsinθ. 此时,ab的距离,由几何关系得:r=
根据库仑定律,F=k
所以,k
解得:q=
故答案为:一直变小,
|
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“长为l的绝缘细线下端系一质量为m的带电小球a,细线悬挂点位于x轴正上方高为h(h>l)处,小球a同时受到水平绝缘细线的拉力而静止,如图所示.现保持悬线与竖直方向的夹角为θ,在…”主要考查了你对 【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【共点力的平衡】,【库仑定律】,【电场强度的定义式】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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