Question

（10分）如圖所示，一根長為的細絕緣線，上端固定，下端系一個質量為m的帶電小球，將整個裝置放入一勻強電場，電場強度大小為E，方向水平向右，已知：當細線偏離豎直方向為θ＝370時，小球處于平衡狀態，（sin370=0.6）試求：

（1）小球帶何種電荷，帶電量為多少；

（2）如果將細線剪斷，小球經時間t發生的位移大小；

(3) 若將小球拉至最低點無初速釋放，當小球運動到圖示位置時受到線的拉力的大小。

 

Answer 1

【答案】

（1）正電荷，（2）（3）

【解析】

試題分析：（1）對小球受力分析，受重力、拉力和電場力，如圖；

電場力向右，故帶正電荷，根據平衡條件可知：

x方向：Tsinθ=qE

y方向：Tcosθ=mg

解得，

（2）剪短細線后，小球受電場力和重力，合力沿著繩子向右下方，大小等于第一問中繩子的拉力，

根據牛頓第二定律得：

做初速度為零的勻加速直線運動，位移為

故將細線剪斷，小球經t時間所發生的位移大小為

（3）小球從最低點到圖示位置過程中，細線拉力不做功，只有重力和電場力做功，根據動能定理，有

qELsinθ-mgL（1-cosθ）=

在該點應用牛頓第二定律得:

聯立解得：

考點：本題考查了電場中的圓周運動問題