(1)以a点作原点,以细线l为y轴,以垂直于细线l的方向为x轴,建立坐标系,对a球受力分析:小球a受到重力mg、悬线的拉力T、库仑力F和水平绳的拉力T′. 把它们分解到x轴和y轴上,如右图所示.由平衡条件得: 在x方向上,mgsinθ=T′x+Fx, 在y方向上,T=T′y+Fy+mgcosθ b球逐渐向右移动时,ab之间的距离减小,库仑力F逐渐增大,方向逐渐向x轴靠近,所以在x轴上的分量逐渐增大.而由图可看出,在y轴上的分量Fy逐渐减小,最终减为零. 因此,在x方向上,T′x逐渐减小,所以T′逐渐减小,因而T′y逐渐减小. 在y方向上,T′y和Fy逐渐减小,所以T逐渐减小. 即在此过程中悬线中拉力一直变小. (2)当水平绝缘细线的拉力减小为零时,a球只受到三个力,l的拉力T,重力mg、电荷间的作用力F. y轴方向,根据上面的平衡方程可知,由于悬线的拉力恰为mgcosa,重力分量也是mgcosa,这说明电荷间的作用力,沿y的方向上的分量为0,则电荷间的作用力的方向垂直于y轴.
x轴方向:F=mgsinθ. 此时,ab的距离,由几何关系得:r= 根据库仑定律,F=k=mgsinθ 所以,k=mgsinθ 解得:q=(h-lcosθ) 故答案为:一直变小,(h-lcosθ). |