如图所示,两个带等量异种电荷的小球,质量均为2g,各用5.1cm长的绝缘细线吊住,细线质量不计,小球可看成质点,悬点OO'相距d=4cm.平衡时,两球各偏离竖直方向1cm,则每个小球的电荷量为______.如果外加一个水平方向的匀强电场后,两球重新回到悬线竖直位置.此电场方向为______,大小E=______.

问题描述:

如图所示,两个带等量异种电荷的小球,质量均为2g,各用5.1cm长的绝缘细线吊住,细线质量不计,小球可看成质点,悬点OO'相距d=4cm.平衡时,两球各偏离竖直方向1cm,则每个小球的电荷量为______.如果外加一个水平方向的匀强电场后,两球重新回到悬线竖直位置.此电场方向为______,大小E=______.

对带正电的小球受力分析,如图:

根据几何关系:F=mg

1
5.1212
=
1
5
mg
由库仑定律:F=k
q2
r2
,即4×10-3=9×109×
q2
0.022

得:q=
4
3
×10-8c
要使左边小球受力平衡,应受向左的电场力,则电场的方向向右,
根据平衡条件:qE=k
q2
d2

E=9×109×
4
3
×10−8
0.042
=7.5×104N/q
故答案为:
4
3
×10-8c;向右;7.5×104N/q.
答案解析:对其中一个小球受力分析,运用合成法,根据几何关系求解库仑力大小,然后根据库仑定律求出小球的电荷量;
A球带负电,B球带正电,B对A的吸引力水平向右,要使A处于竖直方向平衡,就要加一个水平向右的电场,使A受到的电场力等于B球对A的吸引力.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;库仑定律.
知识点:本题主要考查了库仑定律及场强的叠加,根据小球受力平衡求解.