15. 如图所示,在
O处固定一个电荷量为
Q=+1.0×10
-9C的点电荷,现用长
L=0.2m的绝缘细线拴一个质量
m=0.06kg的带电小球(可视为点电荷) 后也悬挂于
O处,细线所受拉力达到
F=6mg时就会被拉断.将小球拉至与悬点
O等高,并且使细线伸直,然后由静止释放,当悬线转过90°到到达
B位置时,细线恰好拉断.之后小球将从
B点进入板间距
d=0.08m的两平行板电容器,并恰好沿水平方向做匀速直线运动(进入电容器后不考虑
O处点电荷对小球的作用力),且此时电路中的电动机刚好能正常工作.已知电源的电动势为12V,内阻1Ω,定值电阻
、
、
的阻值均为6Ω,电动机的内阻为1Ω.忽略空气阻力和电容器的边缘效应,取g=10m/s
2,静电力常量k=9.0
×10
9N·m
2/C
2.求:
(1)小球到达
B 点时的速度大小;
(2)小球所带的电荷量;
(3)电动机的机械功率.