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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