已知如图,在光滑绝缘水平面上三个质量都是m的相同小球,两两间的距离都是L,A、B电荷量都是+q,给C一个外力F,使三个小
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解题思路:先分析A、B两球的加速度,它们相互间的库仑力为斥力,因此C对它们只能是引力,而且两个库仑力的合力应沿垂直于AB连线的方向.这样就把B受的库仑力和合力的平行四边形确定了.于是可得Qc=-2q,F=3FB,通过库仑定律化简计算.

三个小球构成等边三角形,AB之间相互排斥,要保持间距L不变,C球必带负电同时吸引AB,加速度相同,A、B的合力方向要垂直于A、B连线指向C球一侧.

A、B球相对C有对称性,我们只研究B球,A对B的斥力为:FAB=k

q2

L2

设C球带电量为-Q,则C对B的引力为:FC=k

Qq

L2

FAB、FC的合力垂直于直线AB,∠ABCC=60°,画出力合成图

,得到:

FC=2FAB

k

Qq

L2 =2k

q2

L2

解得:Q=2q

C球的带负电,电荷量为-2q

B球受到的合力 F=

3FAB

B的加速度:aA=

F合

m

对于C球:分别受到A、B的引力大小相等为F′,夹角为60°

这两个引力的合力为:F′=2F′cos30°=

3F′

C球加速度为:aC=

F−F合′

m

aA=aC

F=F-F

F=F+F′=

3(FAB+F′)=3

3FAB=

3

3kq2

L2

答:C球的带负电,电荷量为-2q,外力F的大小为

3

3kq2

L2.

点评:

本题考点: 库仑定律;牛顿第二定律.

考点点评: 本题关键是要能分析清楚各个球的受力情况,知道AB运动的加速度与C运动的加速度大小相等,方向一致,根据矢量性确定B受的合力的方向,根据矢量合成法则运算.