如图15所示,质量为 m、电量为+q的带电小球固定于一不可伸长的绝缘细线一端,绳的另一端固定于O点,绳长为,O点有一电荷量为+Q(Q>>q)的点电荷P,现加一个水平向右的匀强电场,小球静止于与竖直方向成 θ=300角的A点。求:
(1)小球静止在A点处绳子受到的拉力和外加电场大小;
(2)将小球拉起至与O点等高的B点后无初速释放,则小球经过最低点C时,绳受到的拉力。
(1)(2)
(1)带电粒子A处于平衡,其受力如图,其中F为两点电荷间的库仑力,T为绳子拉力,E0为外加电场,则
Tcosθ-mg-Fcosθ=0 ① (2分)
Fsinθ+qE0-Tsinθ="0 " ②(2分)
③(2分)
联立式解得:有 ④(2分)
⑤ (2分)
(2)小球从B运动到C的过程中,q与Q间的库仑力不做功,由动能定理得
⑥ (2分)
在C点时: ⑦(2分)
联立⑤、⑥、⑦解得: ⑧ (2分)