Question

如圖所示A、B是電容器的兩個極板，極板間是一勻強電場，B板接電源的正極，一帶電小球質量為m，帶電量的大小為q，小球被一輕質細繩系著，細繩的一端固定在C點，靜止時細繩與豎直方向的夾角為θ，小球與B板間的距離為d，重力加速度為g，則
（1）小球的帶何種電荷
（2）AB板間電場強度的大小
（3）假設A、B板足夠長，將繩子剪斷后，小球到達B板過程中電場力對小球做的功．

Answer 1

解：（1）對小球受力分析，受重力、拉力和電場力，如圖所示

由于電場力水平向右，電場強度向左，由于電場力與電場強度反向，故小球帶負電荷；
（2）根據平衡條件，有：F=mgtanθ
根據電場強度定義公式，有：F=qE
故E=
（3）小球與B板間的距離為d；
將繩子剪斷后，小球到達B板過程中電場力對小球做的功：W=Fd=mgtanθ?d=mgd?tanθ；
答：（1）小球的帶負電荷；
（2）AB板間電場強度的大小為；
（3）假設A、B板足夠長，將繩子剪斷后，小球到達B板過程中電場力對小球做的功為mgd?tanθ．
分析：（1）對小球受力分析，受重力、拉力和電場力，由于電場力水平向右，電場強度向左，可判斷小球電性為負；
（2）根據平衡條件列式求解出電場力，然后根據電場強度定義求解電場強度；
（3）根據功的定義求解電場力的功．
點評：本題關鍵是對小球受力分析后根據平衡條件求解電場力，然后根據電場強度定義確定電場強度．