Question

【題目】如圖，空間有一豎直向下沿x軸方向的靜電場，電場的場強大小按分布（x是軸上某點到O點的距離）。，x軸上，有一長為L的絕緣細線連接均帶負電的兩個小球A、B，兩球質量均為m，B球帶電荷量大小為q，A球距O點的距離為L。兩球現處于靜止狀態，不計兩球之間的靜電力作用。

（1）求A球的帶電荷量大小qA；

（2）剪斷細線后，求B球下落速度達到最大時，B球距O點距離為x0 ；

（3）剪斷細線后，求B球下落的最大高度h。

Answer 1

【答案】（1）4q（2）3L（3）2L

【解析】(1)A、B兩球靜止時,A球所處位置場強為E1=kL=mg/3q

B球所處位置場強為E2=k2L=2mg/3q

對A、B由整體法得：2mg-qAE1qE2=0

解得：qA=4q，電量大小為4q.

(2)當B球下落速度達到最大時,B球距O點距離為x0，則有mg=qE，

即

解得：x0=3L

當B球下落速度達到最大時，B球距O點距離為3L

（3）設小球下落的最大高度為h，運動過程中，電場力大小線性變化，所以由動能定理得：

解得：h=2L。