两相同带点小球,带有等量同种电荷,用等长的绝缘丝线悬挂于O点,如图所示(本人画图水平低,请看描述).两相同带点小球,带有等量同种电荷,用等长的绝缘丝线悬挂于O点,平衡时,两小球相距R,两小球的直径比R小得多,若将两小球的电荷量同时各减少一半,当他们重新平衡时,两小球间的距离A、大于R/2B、等于R/2C、小于R/2D、无法确定 我知道答案是A,但我要详解,另加20

问题描述:

两相同带点小球,带有等量同种电荷,用等长的绝缘丝线悬挂于O点,如图所示(本人画图水平低,请看描述).
两相同带点小球,带有等量同种电荷,用等长的绝缘丝线悬挂于O点,平衡时,两小球相距R,两小球的直径比R小得多,若将两小球的电荷量同时各减少一半,当他们重新平衡时,两小球间的距离
A、大于R/2
B、等于R/2
C、小于R/2
D、无法确定
我知道答案是A,但我要详解,另加20

首先要明白绝缘丝线的竖直方向上的夹角的变化问题,设其为θ,两小球间的距离
设为D,小球质量为m.
若θ↑,则根据平衡条件推出两球的距离D↑,线的拉力F↑,两球间的排斥力f↑.然而根据题中条件及D↑,可以计算出f的变化为f↓,这与前面的f↑矛盾。则必有θ↓,有D在竖直方向上利用平衡条件:mg*tanθ = (k*Q^2)/R^2,mg*tanθ' = (k*Q'^2)/D^2
由于θ'R,所以R/2 那么答案就是A了
当然这是计算不出具体距离的

假设法。
假设当他们重新平衡时,两小球间的距离是R/2,则和之前相比,电场力是不变的,重力也不变。但是此时细线和竖直方向夹角是变小的,所以只需要小的电场力就可以和重力平衡了,现在电场力偏大,所以小球要向外张开,所以选择:A。

由受力分析可知 tanθ=F/mg (θ是绳与竖直方向间的夹角)
假设两小球间的距离等于R/2,根据库仑定律,两电荷电量各减为一半,距离也减为一半时静电力不变,但从上式可知,重力不变且θ减少时,F应该减小,说明在等于R/2位置,斥力比平衡时的力大,不能平衡,距离进一步适当增大才能平衡.