Question

如圖所示，勻強電場的電場強度為E，一帶電小球質(zhì)量為m，輕質(zhì)懸線長為l，靜止時懸線與豎直方向成30°角．
（1）小球帶何種電荷，電荷量是多少？
（2）剪斷細(xì)線后，小球的加速度有多大？
（3）剪斷細(xì)線后，經(jīng)過時間t小球的位移是多少？

Answer 1

分析：（1）小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，分析受力情況，作出受力圖，根據(jù)電場力與場強方向的關(guān)系判斷其電性．
（2）將細(xì)線突然剪斷小球?qū)⒀丶?xì)線方向做勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度．
（3）根據(jù)勻變速直線運動位移公式求解時間t小球的位移．

解答：解：（1）小球受力如圖，由于電場力F與場強方向相反，說明小球帶負(fù)電．
（2）剪斷細(xì)線后小球?qū)⒀丶?xì)線方向做初速度為零的勻加速直線運動，
小球所受的合外力 F_合=

mg

cos30°

=

mg

3 2

=

2 3

3

mg
根據(jù)牛頓第二定律得：F_合=ma
解得：a=

F合

m

=

2 3 3 mg

m

=

2 3

3

g
（3）剪斷細(xì)線后，經(jīng)過時間t小球的位移為：x=

1

2

at2=

1

2

?

2 3

3

gt²=

3

3

gt²．
答：（1）小球帶負(fù)電荷．
（2）剪斷細(xì)線后，小球的加速度為

2 3

3

g．
（3）剪斷細(xì)線后，經(jīng)過時間t小球的位移是

3

3

gt²．

點評：本題是帶電體在電場中平衡問題，分析受力情況是解題的關(guān)鍵，并能根據(jù)受力情況判斷小球的運動情況．