Question

【題目】如圖所示，質量為1.0g的帶電小球，用長為L的絕緣細線懸掛在平行板電容器之間，兩板電壓為40V，板間距10cm，小球在A點處于平衡狀態．懸線和豎直方向夾角為α=370(sin370=0.6，cos370=0.8，g取10 m/s2)．則：

(1)請判斷小球的電性并求出電量；

(2)若通過另一絕緣細線BC把該小球緩慢拉到另一側的B點（B點未觸及右極板)，平衡時懸線與豎直方向夾角為β=530，細線BC呈水平，則此時細線BC中的拉力為多大?

(3)在(2)中，若把BC細線剪斷，小球擺回到最低點O時，懸線對小球的拉力有多大?

Answer 1

【答案】（1） （2） （3）0.03N

【解析】試題分析：根據小球受力平衡求出小球所受的電場力，進而判斷小球的電性計算小球的帶電量；在B點對小球進行受力分析即可求得水平線BC的拉力；先根據動能定理求出小球到達O時的速度，再根據向心力公式求解懸線拉力。

電容器板間場強為： ，小球所受的電場力向

左，場強向右，故小球帶負電；對小球在A點的受力進行分析，小球受重力、細線的拉力和電場力，如左圖所示：

根據共點力平衡條件，有

代入數據解得：

（2）在B點，設水平拉力為T，繩的拉力為F，受力分析，如圖所示：

根據共點力平衡條件，有:

聯立解得：

（3）從B點到小球擺到最低點O的過程中運用動能定理得：

根據牛頓第二定律，得：

解得：