Question

如圖所示，一質(zhì)量為m的帶電小球，用長為l的絕緣細(xì)線懸掛在水平向右，場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，靜止時(shí)懸線與豎直方向成角（<45°）

   （1）求小球帶何種電性及所帶電荷量大小；

   （2）如果不改變電場強(qiáng)度的大小而突然將電場的方向變?yōu)樨Q直向下，帶電小球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動？要求說明理由。

   （3）電場方向改變后，帶電小球的最大速度值是多少？

 

Answer 1

（1）         （2）小球豎直平面沿斜向下方向做圓周（圓弧或來回?cái)[動）運(yùn)動。突然將電場的方向變不豎直向下時(shí)，由于，其重力和電場力的合力方向豎直向下，與懸線的夾角為鈍角，由于懸線不能伸長，故小球在豎直平面內(nèi)沿圓弧擺下，做圓周運(yùn)動。（或沿圓弧擺下然后沿圓弧來回?cái)[動）。          

（3）

   

解析:

（1）小球帶負(fù)電（2分）

設(shè)帶電小球所帶電荷量的大小為q，

帶電小球受重力mg、電場力F_電和

細(xì)線拉力T，帶電小球處于平衡狀態(tài)，有

  ①（2分）

  ②（4分）

   （2）小球豎直平面沿斜向下方向做圓周（圓弧或來回?cái)[動）運(yùn)動。（2分）

突然將電場的方向變不豎直向下時(shí)，由于，其重力和電場力的合力方向豎直向下，與懸線的夾角為鈍角，由于懸線不能伸長，故小球在豎直平面內(nèi)沿圓弧擺下，做圓周運(yùn)動。（或沿圓弧擺下然后沿圓弧來回?cái)[動）。（2分，只要敘述正確有理都可給分）

   （3）帶電小球到最代點(diǎn)時(shí)速最大，設(shè)小球的最大速度為v_m。小球擺下過程中重力做正功，電場力做負(fù)功，由動能定理得

  ③（3分）

聯(lián)立①③式得： （3分）