Question

一道物理选修3-1物理题

如图所示，A、B是系在绝缘细线两端，带有等量同种电荷的小球，其中mA=0.1kg，细线总长为20cm，现将绝缘细线通过O点的光滑定滑轮，将两球悬挂起来，两球平衡时，OA的线长等于OB的线长，A球紧靠在光滑绝缘竖直墙上，B球悬线OB偏离竖直方向60°角，求：

（1）B球的质量；

（2）细绳中的拉力大小。

Answer 1

B球重力G、绳拉力T、A、B间作用力大小F，总共三个未知量，因此列三个平衡方程即可。 注意A、B间作用力沿连线，方向相背等大。作用线与竖直方向夹角为60度（正三角形的几何关系）
对A列第一个方程： 竖直方向受力平衡，T=m1G+cos60*F
对B球列第二三个方程：沿A、B方向有： T*cos60+G*cos60=F
沿垂直A、B方向有T*cos30=G*cos30
解之即可求出T和G，进而求出m2=G/g
之所以要选择那些方向来列平衡方程是为了尽可能让一个未知量仅在一个方程中出现。你如果竖直水平方向列也不是不行，只是那样的方程稍微复杂点，也能解。