高中物理:静电场中平衡问题
,两点电荷之间距离为r,若引入第三个点电荷C,欲使点电荷C处于静止状态,试确定点电荷C的位置、电性和它的电荷量。
,由于点电荷A、B所带电荷的电性未知,所以可讨论如下:
,则由库仑定律和平衡条件得:
,由此可得:
,(式中
)
,则由库仑定律和平衡条件得:
,由此可得:
和
的点电荷A、B,在真空中相距为r,如果引入另一点电荷C,正好能使这三个点电荷都处于静止状态。试确定电荷C的位置、电性及它的电荷量。
(如图1所示),则对点电荷C由库仑定律和平衡条件可得:
,由此可得:
,(式中
)
。
(若
,如图2所示),则对点电荷C用库仑定律和平衡条件可得:
,由此可得:
,(式中
)
,解此式可得:
的两个小球A、B,带同种电荷且带电量分别为
,现用长度分别为
的绝缘轻质细线将两个小球A、B悬挂起来,平衡时细线与竖直方向的夹角分别为
。试比较
的大小。
,可得
,这表明
与小球的带电量无关,但由于
与
的大小关系,细线
的长短关系未定,因此对
可讨论如下:
,如图4所示,则有
,所以当
时,
;当
时,
;当
时,
。
,如图5所示,则有
,所以当
时,
时,
;当
。
,如图6所示,则一定有
,且当
时,
时,
;当
时,
。
可知,当
时,
,当
时,
;当
时,
。
,两球间用绝缘丝线2连接,A球又用绝缘丝线1悬挂在天花板上,在两球所在空间有方向向左的匀强电场,电场强度为E,平衡时细线都被拉紧。
可得:
;对B球用平衡条件的推论可得:
,F为A、B之间的库仑力,与T同向。所以
,选项D正确。
、水平向右的电场力
和水平向左的电场力
,由物体平衡条件
和
可得,整体受到丝线1的拉力与重力是一对平衡力,因此丝线1的位置应是竖直。
、丝线2的拉力
、水平向右的电场力
和A球对B球的库仑引力F。要使
,丝线2必须倾斜,所以选项A正确。
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