如图所示,在定滑轮C正下方h=0.50m的A处固定一电量为Q=+3.0×10-5C的点电荷,电量为q=+1.0×10-6

3个回答

  • 解题思路:(1)根据库仑定律求出两电荷的作用力.结合小球的受力平衡,运用共点力平衡求出重力的大小.

    (2)抓住小球所受的合力为零,结合相似三角形证明.

    (3)缓慢拉动细线,由于R不会变化小球的电势能不变,结合重力势能的变化求出拉力做功的大小.或根据动能定理,抓住电场力不做功,求出拉力做功的大小.

    (1)两电荷间的库仑力:F库=K

    Qq

    R2

    代入数据得:F=9.0×109×

    3×10−5×1×10−6

    0.09=3(N)

    由h、R、l关系可知△ABC是直角三角形,θ=37°

    G=

    F库

    cosθ得:G=5(N)

    (2)缓慢拉动细线,小球可视为平衡状态 F=0

    由受力分析及三角形相似可得:[G/h=

    F库

    R]

    将F库=K

    Qq

    R2代入 得:R=

    3

    KQqh

    G

    其中K、Q、q、h、G均保持不变,所以R不会变化.

    (3)缓慢拉动细线,由于R不会变化小球的电势能不变

    以A为零势能点,初始时小球的重力势能为Ep1=G(h-lcosθ)

    小球刚到C点正下方时重力势能为 Ep2=GR

    拉力做功为重力势能的增量:WF=Ep2-Ep1

    代入数据解得:WF=0.6(J)

    或:该过程电场力不做功

    由动能定理:WF+WG=△EK

    即:WF-G[lcosθ-(h-R)]=0

    得:WF=0.6(J)

    答:(1)两电荷间的库仑力的大小为3N,重力的大小为5N.

    (2)证明如上所述.

    (3)缓慢拉动细线直到小球刚到滑轮的正下方过程中,拉力所做的功是0.6J.

    点评:

    本题考点: 动能定理的应用;库仑定律.

    考点点评: 本题考查了共点力平衡和动能定理以及功能关系的运用.注意小球在缓慢移动的过程中,与A点的距离不变,是本题解题的关键.