Question

5．如圖所示，光滑絕緣水平直槽上固定著A、B、C三個帶電小球，它們的質(zhì)量均為m，間距均為r，Q_A=+8q，Q_B=+q．現(xiàn)對C球施一水平力的同時放開三個小球，欲使三個小球在運動過程中保持間距r不變，求：
（1）球C的電性和電量；
（2）水平力的大小．

Answer 1

分析 A球向右加速，合力向右，B球?qū)�C球是向左的靜電力，故C球?qū)ζ錇槲�引力，故C球帶負電；
把A、B、C三者作為整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律列式求解．分別以A、B為研究對象，運用靜電力公式結(jié)合牛頓第二定律列式后聯(lián)立求解即可．

解答 解：（1）A球受到B球庫侖斥力F₁和C球庫侖力F₂后，產(chǎn)生水平向右加速度，故F₂必為引力，C球帶負電．
（2）對A、B、C系統(tǒng)研究得：a=$\frac{F}{3m}$；
對A球：k$\frac{{Q}_{C}{Q}_{A}}{（2r）^{2}}$-k$\frac{{Q}_{A}{Q}_{B}}{{r}^{2}}$=ma，
對球B：k$\frac{{Q}_{C}{Q}_{B}}{{r}^{2}}$+k$\frac{{Q}_{A}{Q}_{B}}{{r}^{2}}$=ma，
聯(lián)立可得：Q_C=16q，F(xiàn)=$\frac{72k{q}^{2}}{{r}^{2}}$．
答：
（1）球C帶負電，電荷量為16q；
（2）水平力的大小$\frac{72k{q}^{2}}{{r}^{2}}$．

點評 本題關(guān)鍵靈活地選擇研究對象，多次根據(jù)牛頓第二定律列式，最后聯(lián)立求解．