Question

【題目】如圖所示，質量為m的帶電小球用長為L的絕緣細線(不可伸長)懸掛于O點，并處在場強為E、水平向左的勻強電場中，球靜止時絲線與豎直方向的夾角為θ=37°(sin37°=0.6，重力加速度為g)，則：

(1)小球帶何種電荷，電量q是多少？

(2)現將小球拉至虛線所示位置(細線水平拉直，與O點相同高度)后從靜止開始釋放，求小球擺動到最低點時速度v的大小和細線所受拉力T的大小．

(3)如果小球擺動到最低點時，將細繩剪斷，最后小球豎直落地，求下落高度h(電場充滿整個空間)

Answer 1

【答案】(1)小球帶正電荷， (2)　 (3)

【解析】

(1)小球靜止，受三個力：重力mg，水平向左電場力F=qE，繩子拉FT

可知：小球帶正電，由平衡條件得：

qE=mgtan37°

得：

(2)小球從水平位置擺動到最低點的過程中，由動能定理有：

得：

小球在最低點，由動力學規律有：

得：

(3)小球豎直落地瞬間，水平方向上的速度為0，水平加速度大小為：

則空中運動時間：

豎直方向上自由落體：