Question

豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間有勻強電場，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，小球與右側金屬板相距d，如圖所示，求：
（1）小球帶電荷量q是多少？
（2）若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時間？

Answer 1

分析：（1）先分析小球的受力情況，重力豎直向下，電場力水平向右，繩子拉力沿繩子向上，處于三力平衡狀態(tài)，根據平衡條件判斷電性，求解電荷量；
（2）如將細線剪斷，繩子的拉力撤去，其余二力的合力一定沿繩子的反方向，大小等于原先繩子的力，所以小球將做勻加速直線運動，根據勻變速直線運動規(guī)律解出物體的運動時間．

解答：解：（1）小球所帶電荷為正．
小球受到水平向右的電場力、豎直向下的重力和絲線拉力三力平衡：Eq=mgtanθ
得：q=

mgtanθ

E

（2）小球在水平方向做初速度為零的勻加速直線運動，加速度為：
  a=

qE

m

=gtanθ
由運動學公式得：b=

1

2

at2
則 t=

2b gtanθ

答：
（1）小球所帶電荷為正，電荷量為

mgtanθ

E

．
（2）若剪斷絲線，小球碰到金屬板需要的時間為

2b gtanθ

．

點評：解決本題的關鍵正確分析小球的受力情況和運動情況，知道正電荷所受的電場力方向與電場強度方向相同．