Question

【題目】如圖所示，一條長為L的絕緣細線，上端固定，下端系一質量為m的帶電小球，將它置于電場強度為E、方向水平向右的勻強電場中，當小球平衡時，懸線與豎直方向的夾角α＝45°。

(1)小球帶何種電荷？電荷量為多少？

(2)若將小球向左拉至懸線呈水平位置，然后由靜止釋放小球，則從放手后至最低點的過程中小球做什么運動？經多長時間到達最低點？

Answer 1

【答案】（1）帶正電；

（2）放手后小球將做勻加速直線運動；

【解析】

對圖示小球進行受力分析，電場力和重力均為恒力，根據平衡可知小球合力，根據牛頓第二定律求得小球的加速度，再根據牛頓運動規律求解即可．

（1）如圖所示由題意可知，

小球所受合力為：F合＝mg
小球所受電場力與重力大小相等，故有：qE=mg
所以小球所帶的電荷量為：q＝，帶正電。
（2）將小球向左拉到水平處可知小球所受重力和電場力的合力沿圖中虛線方向，而繩在水平方向對球無彈力，故小球將沿虛線方向做勻加速直線運動，

根據牛頓第二定律可知，小球的加速度為：

到達最低點時，小球的位移為L，根據初速度為0的勻加速直線運動規律有：
L＝at2
可得小球運動時間為：