Question

豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間的勻強電場，其電場強度為E，在該勻強電場中，用絲線懸掛質量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時小球恰好平衡，如圖所示.請問：

（1）小球電荷量是多少？

（2）若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時間？

Answer 1

（1）  （2）

解析：本題所涉及到的知識點有：電場力、共點力平衡，牛頓第二定律、運動學公式.

（1）由于小球處于平衡狀態(tài)，對小球受力分析如圖所示

Fsinθ=qE                                                                    ①

Fcosθ=mg                                                                    ②

由得tanθ=,故q=.

（2）由第（1）問中的方程②知F=，而剪斷絲線后小球所受電場力和重力的合力與未剪斷線時絲線的拉力大小相等，故剪斷絲線后小球所受重力、電場力的合力等于.小球的加速度a==g/cosθ,小球由靜止開始沿著絲線拉力的反向做勻加速直線運動，當碰到金屬板上時，它經過的位移為s=,又由s=at²,t===.