如图,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的 O…——2024 高考物理第 5 题答案解析

2024_新课标卷 (2024·物理)

2024 全国 第 5 题 单选题 区分题
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5.如图,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的 $O$ 点上,下端分别系有均带正电荷的小球$\mathrm{P} , \mathrm{Q}$ ;小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与坚直方向的夹角大小相等。则

A. 两绳中的张力大小一定相等
B. P 的质量一定大于 Q 的质量
C. P 的电荷量一定小于 Q 的电荷量
D. P 的电荷量一定大于 Q 的电荷量
参考答案B

完整解析 · 逐步详解

【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知设 Q 和 P 两球之间的库仑力为 $F$ ,绳子的拉力分别为 $T_{1}$ ,$T_{2}$ ,质量分别为 $m_{1}, m_{2}$ ;与坚直方向夹角为 $\theta$ ,对于小球 Q 有

$$
\begin{gathered}
q_{1} E+T_{1} \sin \theta=F \\
T_{1} \cos \theta=m_{1} g

\end{gathered}
$$ 对于小球 P 有 $$
q_{2} E+F=T_{2} \sin \theta
$$ $$
T_{2} \cos \theta=m_{2} g
$$ 联立有 $$
\begin{aligned}
& q_{1} E=F-T_{1} \sin \theta>0 \\
& q_{2} E=T_{2} \sin \theta-F>0
\end{aligned}
$$ 所以可得 $$
T_{2}>T_{1}
$$ 又因为 $$
\frac{T_{1}}{T_{2}}=\frac{m_{1}}{m_{2}}
$$

可知 $m_{2}>m_{1}$ ,即 P 的质量一定大于 Q 的质量;两小球的电荷量则无法判断。
故选 B。

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