如圖所示,固定于同一條豎直線上的A、B是兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷,電荷量均為Q,其中A帶正電荷,B帶負(fù)電荷,D、C是它們連線的垂直平分線,A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一邊長為d的等邊三角形,另有一個(gè)帶電小球E,質(zhì)量為m、電量為+q(可視為點(diǎn)電荷),被長為l的絕緣輕質(zhì)細(xì)線懸掛于O點(diǎn),O點(diǎn)在C點(diǎn)的正上方.現(xiàn)在把小球E拉到M點(diǎn),使細(xì)線水平繃直且與A、B、C處于同一豎直面內(nèi),并由靜止開始釋放,小球E向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí),速度為v.已知靜電力常量為k,若取D點(diǎn)的電勢為零,試求:
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/f7246b600c33874461eda7cd520fd9f9d72aa053.jpg)
(1)在A、B所形成的電場中,M點(diǎn)的電勢φ
M.
(2)絕緣細(xì)線在C點(diǎn)所受到的拉力T.
(1)小球從M點(diǎn)到C點(diǎn):
設(shè):M點(diǎn)與C點(diǎn)之間的電勢差為U:
根據(jù)動(dòng)能定理列式得:設(shè)電場力做功w
1,重力做功w
2 W
1+W
2=
mv2?0; 即:qU+mgL=
mv2 則U=
又U=φ
m-φ
c,φ
c=φ
d=0 (c,d兩點(diǎn)在同一等勢線上)
所以φ
M=
.
(2)分析C點(diǎn)受力情況如圖:
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/a50f4bfbfbedab643744c571f436afc379311e48.jpg)
C點(diǎn)受到A,B兩點(diǎn)的電場力的合力方向豎直向下
大小為:
又圓周運(yùn)動(dòng)可知:
T-mg-
=
所以:T=mg+
+
答:(1)在A、B所形成的電場中,M點(diǎn)的電勢φM=
.
(2)絕緣細(xì)線在C點(diǎn)所受到的拉力T=mg+
+