有三根長度皆為l=1.00  m的不可伸長的絕緣輕線,其中兩根的一端固定在天花板上的O點,另一端分別掛有質(zhì)量皆為m=1.00×10-2 kg 的帶電小球A和B,它們的電荷量分別為-q和+q,q=1.00×10-7 C.A、B之間用第三根線連接起來.空間中存在大小為E=1.00×106 N/C的勻強電場,場強方向水平向右.平衡時 A、B球的位置如圖6-14所示.現(xiàn)將O、B之間的線燒斷,由于有空氣阻力,A、B球最后會達到新的平衡位置.求最后兩球的機械能與電勢能的總和與燒斷前相比改變了多少.(不計兩帶電小球間相互作用的靜電力)

圖6-14

W=6.8×10-2 J


解析:

右圖中虛線表示A、B球原來的平衡位置,實線表示燒斷后重新達到平衡的位置,其中α、β分別表示細線OA、AB與豎直方向的夾角.

A球受力如右圖所示:重力mg,豎直向下;電場力qE,水平向左;細線OA對A的拉力T1,方向如圖;細線AB對A的拉力T2,方向如圖.由平衡條件

T1sinα+T2sinβ=qE

T1cosα=mg+T2cosβ

B球受力如右圖所示:重力mg,豎直向下;電場力qE,水平向右;細線OB對B的拉力T2,方向如圖.由平衡條件

T2sinβ=qE,

T2cosβ=mg

聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù),得

α=0,β=45°

由此可知,A、B球重新達到平衡的位置如右圖所示.與原來位置相比,A球的重力勢能減少了

EpA=mgl(1-sin60°)

B球的重力勢能減少了

EpB=mgl(1-sin60°+cos45°)

A球的電勢能增加了WA=qElcos60°

B球的電勢能減少了

WB=qEl(sin45°-sin30°)

兩種勢能總和減少了

W=WB-WA+EA+EB

代入數(shù)據(jù)解得

W=6.8×10-2 J.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2002?天津)有三根長度皆為l=1.00m的不可伸長的絕緣輕線,其中兩根的一端固定在天花板上的 O點,另一端分別掛有質(zhì)量皆為m=1.00×10-2 kg的帶電小球A和B,它們的電量分別為一q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之間用第三根線連接起來.空間中存在大小為E=1.00×106N/C的勻強電場,場強方向沿水平向右,平衡時 A、B球的位置如圖所示.現(xiàn)將O、B之間的線燒斷,由于有空氣阻力,A、B球最后會達到新的平衡位置.求最后兩球的機械能與電勢能的總和與燒斷前相比改變了多少.(不計兩帶電小球間相互作用的靜電力)

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科目:高中物理 來源: 題型:

有三根長度皆為l=1.00m的不可伸長的絕緣輕線,其中兩根的一端固定在天花板上的O點,另一端分別拴有質(zhì)量皆為m=1.00×10-2 kg的帶電小球A和B,它們的電量分別為-q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之間用第三根線連接起來.空間中存在大小為E=1.00×106 N/C的勻強電場,場強方向沿水平向右,平衡時A、B球的位置如圖所示. 現(xiàn)將O、B之間的線燒斷,由于有空氣阻力,A、B球最后會達到新的平衡位置.求最后兩球達到新的平衡位置時,線OA和線AB與豎直方向的夾角分別為多少?(不計兩帶電小球間相互作用的靜電力)(g=10m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)有三根長度皆為l=1.00m的不可伸長的絕緣輕線,其中兩根的一端固定在天花板上的O點,另一端分別拴有質(zhì)量皆為m=1.00×10-2Kg的帶電小球A和B,它們的電量分別為+q和-q,q=1.00×10-7C.A、B之間用第三根線連接起來.空間中存在大小為E=1.00×106N/C的勻強電場,場強方向沿水平向右,平衡時A、B球的位置如圖所示.現(xiàn)將O、B之間的線燒斷,由于有空氣阻力,A、B球最后會達到新的平衡位置.(忽略電荷間相互作用力)
(1)在細線OB燒斷前,AB間細繩中的張力大。
(2)當細繩OB燒斷后并重新達到平衡后細繩AB中張力大。
(3)在重新達到平衡的過程中系統(tǒng)克服空氣阻力做了多少的功?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)有三根長度皆為l=1.00m的不可伸長的絕緣輕線,其中兩根的一端固定在天花板上的O點,另一端分別拴有質(zhì)量皆為m=1.00×10-2kg的帶電小球A和B,它們的電量分別為-q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之間用第三根線連接起來.空間中存在大小為E=1.00×106N/C的勻強電場,場強方向沿水平向右,平衡時A、B球的位置如圖所示.現(xiàn)將O、B之間的線燒斷,由于有空氣阻力,A、B球最后會達到新的平衡位置再次靜止.(不計兩帶電小球間相互作用的靜電力,g=10m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(1)細線燒斷前AB間細線的拉力;
(2)從燒斷細線到重新平衡過程中兩球克服阻力做功之和.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(附加題)如圖所示,有三根長度皆為l=1.00m的不可伸長的絕緣輕線,其中兩根的一端固定在天花板上的O點,另一端分別拴有質(zhì)量為m=1.00×10-2kg的帶電小球A和B,它們的電量分別為-q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之間用第三根線連接起來.其中存在大小為E=1.00×106N/C的勻強電場,場強方向沿水平向右,平衡時A、B球的位置如圖所示.現(xiàn)將O、B之間的線燒斷,由于有空氣阻力,A、B球最后會達到新的平衡位置.求最后兩球的機械能與電勢能的總和與燒斷前相比改變了多少(不計兩帶電小球間相互作用的靜電力)?

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