Question

豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場，其電場強(qiáng)度為E，在該勻強(qiáng)電場中，用絲線懸掛質(zhì)量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時(shí)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(shí)間？

Answer 1

（1）  （2）

解析：本題所涉及到的知識點(diǎn)有：電場力、共點(diǎn)力平衡，牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)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(shí)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(yùn)動，當(dāng)碰到金屬板上時(shí)，它經(jīng)過的位移為s=,又由s=at²,t===.