如图所示,一长为L的丝线上端固定,下端拴一质量为m的带电小球,将它置于一水平向右的匀强电场E中,当细线偏角为θ时,小球处于平衡状态,试问: (1)小球的带正电还是带负电?(2

问题描述:

如图所示,一长为L的丝线上端固定,下端拴一质量为m的带电小球,将它置于一水平向右的匀强电场E中,当细线偏角为θ时,小球处于平衡状态,试问:

(1)小球的带正电还是带负电?
(2)小球的带电荷量q多大?
(3)若细线的偏角从θ增加到φ,然后由静止释放小球,φ为多大时才能使细线到达竖直位置时小球速度恰好为零?

(1)根据平衡条件可知,小球受电场力方向与场强方向相同,则小球带正电;
(2)由平衡条件得
Eq=mgtanα        ①
则,q=

mgtanα
E
   ②
(3)将小球由静止释放过程中,重力做正功,电场力做负功,动能的变化量为零,根据动能定理得
mgL(1-cosφ)-EqLsinφ=0    ③
联立②③式得
φ=2θ   ④
答:(1)小球的带正电;
(2)小球的带电荷量q为
mgtanα
E

(3)若细线的偏角从θ增加到φ,然后由静止释放小球,φ为2θ时才能使细线到达竖直位置时小球速度恰好为零.