Question

【題目】如圖所示,質量為的帶電小球用長為的絕緣細線（不可伸長）懸掛于點,并處在場強為. 水 平向左的勻強電場中，球靜止時絲線與豎直方向的夾角.現(xiàn)將小球拉至虛線所示位置（細線水平拉直，與點高度相同）后由靜止開始釋放(,)。

求：(1)小球帶何種電荷，電荷量是多少？(2)小球擺動到最低點時速度的大小和細線所受拉力F的大小。

Answer 1

【答案】(1) ；(2)

【解析】

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

(2)先由動能定理求出小球擺動到最低點時的速度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力方向向左，電場線方向也向左，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到最低點的過程中，由動能定理得：

解得：

小球在最低點時，由重力與細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線所受的拉力大小為。