Question

【題目】如圖所示，質量為的帶電小球用絕緣絲線懸掛于點，并處在水平向右的大小為的勻強電場中，小球靜止時，絲線與豎直方向的夾角為，設重力加速度為．求：

（1）小球帶何種電荷？小球所帶的電荷量是多少？

（2）若將絲線燒斷，則小球的加速度為多大？將做什么運動？（設電場范圍足夠大）

Answer 1

【答案】（1）負電；（2），方向沿繩子方向向下

【解析】試題分析：（1）小球靜止在電場中時，受到重力、絲線的拉力和電場力而平衡，根據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，根據平衡條件求出帶電小球的電量．（2）絲線燒斷后，小球受到重力和電場力，合力恒定，故做初速度為零的勻加速直線運動，根據牛頓第二定律求出加速度．

（1）小球受到的電場力的方向與電場線的方向相反，故小球帶負電

設帶電小球的質量為q，絲線所受拉力為T

根據平衡條件有：，

聯立解得：

（2）小球受重力，電場力和拉力處于平衡，根據共點力平衡得：拉力為

絲線燒斷后，重力和電場力不變，兩個力的合力等于絲線的拉力，則有

根據牛頓第二定律得：加速度，方向沿繩子方向向下．