Question

【題目】如圖所示，固定的光滑絕緣輕質桿MN與水平面的夾角為θ，MN的長度為L。一質量為m、電荷量為q、可看作質點的帶正電小球P穿在桿上。已知小球P在運動過程中電荷量保持不變，靜電力常量為k，重力加速度值為g。

(1)現把另一可看作質點的帶正電小球W固定在桿的M端，小球P恰能靜止在MN的中點O處。求小球W的電荷量Q。

(2)若改變小球W的電荷量至某值，將小球P從N點由靜止釋放，P沿桿恰好能到達MN的中點O處。求電荷W在O、N兩點間的電勢差UON。（結果用m、g、q、k、L、θ表示）

Answer 1

【答案】(1)；(2)

【解析】

(1)小球受重力、支持力和電場力作用恰好靜止在輕質桿的點，由力的平衡條件有：

解得：

(2)小球由點靜止釋放到點的過程中由動能定理有：

解得：

則電勢差：