Question

如圖所示，一根長為的細絕緣線，上端固定，下端系一個質量為m的帶電小球，將整個裝置放入一勻強電場，電場強度大小為E，方向水平向右，已知：當細線偏離豎直方向為θ＝37⁰時，小球處于平衡狀態，（sin37⁰=0.6）試求：

（1）小球帶何種電荷，帶電量為多少；
（2）如果將細線剪斷，小球經時間t發生的位移大小；
（3）若將小球拉至最低點無初速釋放，當小球運動到圖示位置時受到線的拉力的大小。

Answer 1

（1）正 （2）（3）

試題分析：（1）對小球受力分析，受重力、拉力和電場力，電場力向右，故帶正電荷，根據平衡條件可知：
x方向：，y方向：，
解得,故
故小球帶正電荷，帶電量為．
（2）剪短細線后，小球受電場力和重力，合力沿著繩子向右下方，大小等于第一問中繩子的拉力，為；
根據牛頓第二定律，加速度為，
做初速度為零的勻加速直線運動，位移為
小球做圓周運動，到達圖示位置時，受到重力、電場力和細線的拉力，重力和電場力的合力為；
三力的合力指向圓心，提供向心力，有，解得