竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场,其电场强度为E,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m的带电小球,丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,小球与右侧金属板相距d,如图所示,求:(1)小球带电荷量q是多少?(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?

问题描述:

竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场,其电场强度为E,在该匀强电场中,用丝线悬挂质量为m的带电小球,丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,小球与右侧金属板相距d,如图所示,求:

(1)小球带电荷量q是多少?
(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?

(1)小球所带电荷为正. 小球受到水平向右的电场力、竖直向下的重力和丝线拉力三力平衡:Eq=mgtanθ得:q=mgtanθE(2)小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度为:  a=qEm=gtanθ由运动学公式得...
答案解析:(1)先分析小球的受力情况,重力竖直向下,电场力水平向右,绳子拉力沿绳子向上,处于三力平衡状态,根据平衡条件判断电性,求解电荷量;(2)如将细线剪断,绳子的拉力撤去,其余二力的合力一定沿绳子的反方向,大小等于原先绳子的力,所以小球将做匀加速直线运动,根据匀变速直线运动规律解出物体的运动时间.
考试点:匀强电场中电势差和电场强度的关系;电场强度.
知识点:解决本题的关键正确分析小球的受力情况和运动情况,知道正电荷所受的电场力方向与电场强度方向相同.