【原】静电力动态平衡试题中一个容易被忽视的问题

1 引言

近日，笔者在网友们分享的某地高三模拟题中发现一道以静电力动态平衡为背景的试题，试题比较传统，过于抽象化和模型化。不过，试题中有一个容易被忽视的细节，值得在以后的命题和教学中注意，即带点球摆回最低点以后的情景。

2 试题展播

如图1所示，某同学为研究静电力大小的影响因素，用轻质绝缘细线将带电小球A悬挂在铁架台上B点，细线长度远大于小球直径，在B点正下方固定一带电小球C。两球静止时，细线与竖直方向呈一定夹角。某时刻起，小球A缓慢漏电，开始在竖直平面内缓慢运动，在小球A运动过程中，细线的拉力大小变化情况是（    ）

图1

A.一直增大    B.一直减小

C.一直不变    D.先增大后减小

3 试题分析

根据三共点力平衡问题的一般分析方法，此题适合运用相似三角形法，即让力三角形与结构三角形相似，相似比不变。由于细线拉力对应的细线长度不变，所以在小球放电过程中，细线的拉力大小不变。

但是，上述分析是建立在三角形之上的，当小球摆回最低点以后，继续放电，细线的拉力大小就会发生变化了。

4 仿真分析

笔者在Workingmodel系统内建构出了如图1所示的物理模型，进行了仿真分析，绘制出了放电过程中的细线拉力变化规律。

放电过程中拉力变化规律

观察发现，在小球A没有摆回最低点之前，拉力大小是恒定的；在小球A摆回最低点之后，拉力是逐渐增大的。

仿真结论与理论分析完全一致。

5 命题与教学建议

建议命制此类试题时强化过程条件，避开最后阶段；或者可以考察全过程，把参考答案予以修改。在讲评该类试题时，应强调两个阶段的不同，应区分这两个阶段。