竖直放置的平行金属板A、B带有等量异种电荷,在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=4.0×10-5kg,带电量q=3.0×10-7C的小球,平衡时悬线偏离竖直方向,夹角为α=37°,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s

问题描述:

竖直放置的平行金属板A、B带有等量异种电荷,在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=4.0×10-5kg,带电量q=3.0×10-7C的小球,平衡时悬线偏离竖直方向,夹角为α=37°,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2如图所示.


(1)A、B之间的电场是什么电场?场强的大小多少,方向怎样?
(2)若剪断细线,小球在到达金属板之前将怎样运动?加速度为多大?

(1)小球受到重力mg、电场力F和绳的拉力T的作用,由共点力平衡条件有:
F=qE=mgtanα 
解得:E=

mgtanα
 q
=
4×10−5×10×0.75
3×10−7
=1.0×103N/C;  
匀强电场的电场强度的方向与电场力的方向相同,即水平向右;
(2)剪断细线后,小球做偏离竖直方向,夹角为37°匀加速直线运动,
设其加速度为a,
由牛顿第二定律有:
mg
cosθ
=ma 
解得:a=
g
cosθ
=12.5m/s2  
答:(1)匀强电场,场强的大小1.0×103N/C,方向水平向右;
(2)细线剪断后,小球做偏离竖直方向,夹角为37°匀加速直线运动,
小球运动的加速度大小为12.5m/s2