Question

【題目】如圖所示,質(zhì)量為的帶電小球用長(zhǎng)為的絕緣細(xì)線（不可伸長(zhǎng)）懸掛于點(diǎn),并處在場(chǎng)強(qiáng)為. 水 平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，球靜止時(shí)絲線與豎直方向的夾角.現(xiàn)將小球拉至虛線所示位置（細(xì)線水平拉直，與點(diǎn)高度相同）后由靜止開始釋放(,)。

求：(1)小球帶何種電荷，電荷量是多少？(2)小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度的大小和細(xì)線所受拉力F的大小。

Answer 1

【答案】(1) ；(2)

【解析】

(1)小球靜止在電場(chǎng)中時(shí)，受到重力、線的拉力和電場(chǎng)力而平衡，根據(jù)平衡條件確定小球的電性。小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，受到的電場(chǎng)力大小為F=qE，根據(jù)平衡條件求出帶電小球的電量；

(2)先由動(dòng)能定理求出小球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度v，再根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式求解拉力FT的大小。

(1) 由于帶電小球所受電場(chǎng)力方向向左，電場(chǎng)線方向也向左，則小球帶正電。分析小球的受力情況，作出受力圖如圖，

根據(jù)平衡條件得：

qE=mgtanθ

解得： ；

(2) 小球從水平位置擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：

解得：

小球在最低點(diǎn)時(shí)，由重力與細(xì)線的拉力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：

解得：

由牛頓第三定律可知細(xì)線所受的拉力大小為。