Question

如圖所示，用30cm的細線將質(zhì)量為m=4×10^-3㎏的帶電小球P懸掛在O點正下方，當(dāng)空中有方向為水平向右，大小為E=2×10⁴N/C的勻強電場時，小球偏轉(zhuǎn)37°后處在靜止?fàn)顟B(tài)．（g取10m/s²）
（1）分析小球的帶何種電荷；
（2）求小球帶電量q；
（3）求剪斷細線后帶電小球的加速度a．

Answer 1

（1）小球受到重力mg、電場力qE和細線的拉力，如圖，電場力方向與電場同向，故小球帶正電．
（2）小球受力平衡，將重力分解如圖，在水平方向有：
qE=mgtan37°
得：q=

mgtan37°

E

=

4×10-3×10× 3 4

2×104

C=1.5×10^-6C；
（3）由受力圖可知細線的拉力為 F=

mg

cos37°

=

4×10-3×10

0.8

=0.05N
如果剪斷細繩小球所受的合力與F大小相等，方向相反，則加速度 a=

F

m

=

0.05

4×10-3

m/s²=12.5m/s²
答：
（1）小球帶正電．
（2）小球帶電量q為1.5×10^-6C．
（3）剪斷細線后帶電小球的加速度a為12.5m/s²．