Question

【題目】如圖所示,一質(zhì)量為m的帶電小球,用長(zhǎng)為L的不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛在水平向右、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,靜止時(shí)懸線與豎直方向成°角(sin37=0.6,cos3=0.8,重力加速度為g)求:

(1)小球的電性及所帶電荷量的大小;

(2)如果保持小球的電量不變,在紙面內(nèi)調(diào)整電場(chǎng)的大小和方向,使小球仍保持在圖示位置靜止,則電場(chǎng)強(qiáng)度最小為多少?方向如何?

(3)若電場(chǎng)強(qiáng)度大小保持(2)中不變,突然將電場(chǎng)的方向變?yōu)樨Q直向上,空氣阻力不計(jì),則小球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)正下方的速度大小.

Answer 1

【答案】（1）小球帶負(fù)電； （2） ；場(chǎng)強(qiáng)方向:垂直細(xì)線斜向下（3）

【解析】(1)受力分析如圖:

則可知小球帶負(fù)電.

小球處于平衡狀態(tài),有

得：

(2)當(dāng)電場(chǎng)力與細(xì)線垂直時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度最小,受力分析如圖,設(shè)為E′

由平衡條件,有

場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)榇怪奔?xì)線斜向下

(3)電場(chǎng)方向突然變?yōu)樨Q直向上,則此時(shí)小球受豎直向下的電場(chǎng)力和重力作用,由于細(xì)線不可伸長(zhǎng),小球開(kāi)始在豎直平面內(nèi),以懸點(diǎn)為圓心,沿圓弧擺下,做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)正下方即圓周最低點(diǎn)時(shí),設(shè)速度為v,

由動(dòng)能定理得:

解得: