Question

如图所示，在竖直平面内有一场强为E=104N/C的水平匀强电场，一质量为m=0.04kg，带电量为q=3×10-5C的小球

如图所示，在竖直平面内有一场强为E=104N/C的水平匀强电场，一质量为m=0.04kg，带电量为q=3×10-5C的小球，用长L=0.4m细线拴住悬于电场中O点．（1）当小球平衡时，线与水平方向的夹角a为多少度？（2）问在平衡位置以多大的速度释放小球，刚能使之在电场中作竖直平面内的圆周运动？（g=10m/s2）

Answer 1

（1）由题意，对球受力分析，重力、电场力与拉力，处于平衡状态，
则有：tanα＝

mg

qE

=

0.04×10

104×3×10?5

=

4

3

；
解得：α=53°；
（2）在B点受力分析，重力与电场力的合力提供向心力，则有：

mg

sinα

＝m

v 2 B

L

；
而从A到B过程中，根据运动定理，则有：?

mg

sinα

?2L＝

1

2

m

v

2 B

?

1

2

m

v

2 A

；
联立上两式，解得：v_A=5m/s；
答：（1）当小球平衡时，线与水平方向的夹角a为53度；
（2）问在平衡位置以5m/s的速度释放小球，刚能使之在电场中作竖直平面内的圆周运动．