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1-2-12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：

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處時懸線拉力為多少?

Answer 1

解：(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.