Question

【題目】如圖所示，在水平方向的勻強電場中，用長為L不可伸長的絕緣細線拴住一質量為m，帶電荷量為q的小球1，線的上端固定于O點，若在B點同一水平線上的左方距離為r處固定另一帶電小球2，小球1恰好處于靜止狀態，當拿走小球2后，小球1由靜止開始向上擺動，當細線轉過120°角到達A點時的速度恰好為零，此時OA恰好處于水平狀態，設整個過程中細線始終處于拉直狀態，靜電力常量為k，求：

(1)BA兩點間的電勢差U；

(2)勻強電場的場強E的大小；

(3)小球2的帶電量Q。

Answer 1

【答案】(1) 　(2) 　(3)

【解析】 (1)小球1從B到A過程，由動能定理得：qU－mgLcos30°＝0－0

解得：U＝

(2)BA間沿電場線的距離為：d＝L＋Lsin30°

在勻強電場，有：E＝

所以聯立以上三式得：E＝

(3)未拿走球2時，小球1恰好處于靜止狀態，小球1和2間的作用力為：F庫＝k

小球1受力平衡，則有：

Fsin30°＋qE＝k

Fcos30°＝mg

所以解得：Q＝