有三根长度皆为l=1.00 m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别挂有质量皆为m=1.0
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下图中虚线表示A、B球原来的平衡位置,实线表示烧断后重新达到平衡的位置,其中α、β分别表示细线OA、AB与竖直方向的夹角。A球受力如图所示:重力mg,竖直向下;电场力qE,水平向左;细线OA对A的拉力T 1,方向如图;细线AB对A的拉力T 2,方向如图。由平衡条件:

T 1sinα+T 2sinβ=qE ①

T 2cosα=mg+T 2cosβ ②

B球受力如图所示:重力mg,竖直向下;电场力qE,水平向右;细线AB对B的拉力T 2,方向如图。由平衡条件:

T 2sinβ=qE ③

T 2cosβ=mg ④

联立以上各式并代入数据,得α=0 ⑤,β=45° ⑥

由此可知,A、B球重新达到平衡的位置如下图所示。与原来位置相比

A球的重力势能减少了E A=mgl(1-sin60°) ⑦

B球的重力势能减少了E B=mgl(1-sin60°+cos45°) ⑧

A球的电势能增加了W A=qElcos60° ⑨

B球的电势能减少了W B=qEl(sin45°-sin30°) ⑩

两种势能总和减少了W=W B-W A+E A+E B

代入数据解得W=6.8×10 -2J