Question

为研究一均匀带正电球体A周围静电场的性质，小明同学在干燥的环境中先将A放在一灵敏电子秤的绝缘托盘上（如图10甲所示），此时电子秤的示数为N1；再将另一小球B用绝缘细线悬挂在一绝缘支架上，使其位于A球的正上方P点，电子秤稳定时的示数减小为N2。已知小球B所带电荷量为-q，且q远小于球A所带的电荷量，球A与球B之间的距离远大于两球的半径。

（1）根据上述信息，求：

①球A对球B的电场力大小和方向；

②球A激发的电场在P点处的电场强度的大小；

③将球B在移到P点的正上方某处静止时，电子秤稳定后的示数减小为N3。请分析说明N3与N2的大小关系。

（2）现缓慢拉动绝缘细线，使小球B从P点沿竖直方向逐步上升到Q点，用刻度尺测出P点正上方不同位置到P点的距离x，并采取上述方法确定出该位置对应的电场强度E，然后作出E-x图象，如图10乙所示，其中M点为P、Q连线的中点，x轴上每小格代表的距离均为x0，且为已知量。

①位于P点正上方距P点5x0的M点，由球A激发电场的电场强度的大小；

②小球B位于P点正上方距P点5x0的M点时，电子秤的示数应为多大；

③实验过程中当小球B距P点10x0的Q点时，剪掉细线，小球B将由静止开始运动，估算小球B落回到P点时动能的大小。忽略空气阻力的影响，已知重力加速度为g。

Answer 1