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精英家教网有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别拴有质量皆为m=1.00×10-2Kg的带电小球A和B,它们的电量分别为+q和-q,q=1.00×10-7C.A、B之间用第三根线连接起来.空间中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时A、B球的位置如图所示.现将O、B之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置.(忽略电荷间相互作用力)
(1)在细线OB烧断前,AB间细绳中的张力大小.
(2)当细绳OB烧断后并重新达到平衡后细绳AB中张力大小?
(3)在重新达到平衡的过程中系统克服空气阻力做了多少的功?
分析:(1)在细线OB烧断前,对A球受力分析,画出图象,根据平衡条件列式即可求解;
(2)画出平衡后的状态图,根据力的合成原则即可求解;
(3)分别求出电场力和重力所做的功,根据能量守恒即可求解克服阻力做的功.
解答:解:精英家教网(1)在细线OB烧断前,受力分析如图所示:
竖直方向上有:Tsin60°=mg            
T=0.115N              
水平方向上:F=qE-Tcos60°=0.043N    
(2)平衡后的状态如图所示             
FAB=
(qE)2+(mg)2
=0.14N    
(3)AB线与水平方向夹角θ,
精英家教网则tanθ=
mg
qE
=1

所以 θ=45°
所以重力做功:WG=mgL(1-sin60°+1+sin45°-sin60°)=0.0975J    
电场力做功:WE=qEL(-sin30°+sin45°-sin30°)=-0.0293J          
所以克服阻力的功:Wf=WG+WE=0.0682J                           
答:(1)在细线OB烧断前,AB间细绳中的张力大小为0.043N.
(2)当细绳OB烧断后并重新达到平衡后细绳AB中张力大小为0.14N;    
(3)在重新达到平衡的过程中系统克服空气阻力做的功为0.0682J
点评:本题也可以先对两个电荷整体受力分析并运用平衡条件列式,然后再对电荷B分析后列平衡条件.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2002?天津)有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的 O点,另一端分别挂有质量皆为m=1.00×10-2 kg的带电小球A和B,它们的电量分别为一q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之间用第三根线连接起来.空间中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时 A、B球的位置如图所示.现将O、B之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置.求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少.(不计两带电小球间相互作用的静电力)

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科目:高中物理 来源: 题型:

有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别拴有质量皆为m=1.00×10-2 kg的带电小球A和B,它们的电量分别为-q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之间用第三根线连接起来.空间中存在大小为E=1.00×106 N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时A、B球的位置如图所示. 现将O、B之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置.求最后两球达到新的平衡位置时,线OA和线AB与竖直方向的夹角分别为多少?(不计两带电小球间相互作用的静电力)(g=10m/s2)

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别拴有质量皆为m=1.00×10-2kg的带电小球A和B,它们的电量分别为-q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之间用第三根线连接起来.空间中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时A、B球的位置如图所示.现将O、B之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置再次静止.(不计两带电小球间相互作用的静电力,g=10m/s2,结果保留三位有效数字)
(1)细线烧断前AB间细线的拉力;
(2)从烧断细线到重新平衡过程中两球克服阻力做功之和.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(附加题)如图所示,有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别拴有质量为m=1.00×10-2kg的带电小球A和B,它们的电量分别为-q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之间用第三根线连接起来.其中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时A、B球的位置如图所示.现将O、B之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置.求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少(不计两带电小球间相互作用的静电力)?

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