如图所示,两个带等量同种电荷的圆环穿于水平放置的绝缘光滑圆杆上,两环通过两根长度均为0.5m的绝缘细线与m=6.0kg的重物相连,整个系统平衡时两环间距为0.6m,如

发布时间:2020-08-08 17:36:42

如图所示,两个带等量同种电荷的圆环穿于水平放置的绝缘光滑圆杆上,两环通过两根长度均为0.5m的绝缘细线与m=6.0kg的重物相连,整个系统平衡时两环间距为0.6m,如图所示.若不计圆环所受到的重力,求:
(1)每根细线的拉力大小;
(2)每个圆环的带电量q.(k=9.0×109Nm2/C2、g=10m/s2)

网友回答

解:(1)设细线与竖直方向的夹角为α,则sinα==0.6,则得cosα=0.8
以重物为研究对象,分析受力如图1所示,由平衡条件得:2Tcosα=mg
得 T==N=37.5N
(2)以左小环为研究对象,分析受力如图2所示,根据平衡条件得:库仑力F=Tsinα=22.5N
再由库仑定律得:F=k
则得 q==0.6×C=3×10-5C
答:
(1)每根细线的拉力大小是37.5N;
(2)每个圆环的带电量q是3×10-5C.
解析分析:(1)先根据几何知识求出细线与竖直方向的夹角正弦值,得到余弦值,以物体为研究对象,分析受力,根据平衡条件求得细线的拉力.
(2)再以任一小环为研究对象,分析受力情况,由平衡条件求得库仑力,由库仑定律即可求得电量q.

点评:本题运用隔离法研究带电体的平衡问题,关键掌握平衡条件和库仑定律,并能运用几何知识求解相关的角度.
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