Question

如图所示，一质量为m、带电量为q的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方

如图所示，一质量为m、带电量为q的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ角，重力加速度为g．（1）判断小球带何种电荷．（2）求电场强度E．（3）若在某时刻将细线突然剪断，求经过t时间小球的速度v．

Answer 1

（1）小球受到的电场力向左，与场强方向相反； 故小球带负电荷． （2）对小球受力分析，受重力、电场力和拉力，如图 根据共点力平衡条件，有 qE=mgtanθ 故 T= mg cosθ E= mgtanθ q 即电场强度E为 mgtanθ q ． （3）剪短细线后，小球受到重力和电场力，合力恒定，故做初速度为零的匀加速直线运动； 根据牛顿第二定律，有 F 合 =ma ① 由于三力平衡中，任意两个力的合力与第三力等值、反向、共线，故 F 合 = T= mg cosθ ② 根据速度时间公式，有 v=at ③ 由①②③解得 v= gt cosθ 即经过t时间小球的速度v为 gt cosθ ．