Question

如图所示，一质量为m、带电量为q的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ角，重力加速度为g．

（1）判断小球带何种电荷．

（2）求电场强度E．

（3）若在某时刻将细线突然剪断，求经过t时间小球的速度v．

Answer

（1）小球带负电荷．（2）．（3）．

【解析】

试题分析：（1）小球受到的电场力向左，与场强方向相反，故带负电荷；

（2）对小球受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解出电场力，得到电场强度；

（3）剪短细线后，小球受到重力和电场力，合力恒定，故做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求出加速度后，再运用速度时间公式求解．

【解析】
（1）小球受到的电场力向左，与场强方向相反；

故小球带负电荷．

（2）对小球受力分析，受重力、电场力和拉力，如图

根据共点力平衡条件，有

qE=mgtanθ

故

即电场强度E为．

（3）剪短细线后，小球受到重力和电场力，合力恒定，故做初速度为零的匀加速直线运动；

根据牛顿第二定律，有

F合=ma ①

由于三力平衡中，任意两个力的合力与第三力等值、反向、共线，故

F合= ②

根据速度时间公式，有

v=at ③

由①②③解得

即经过t时间小球的速度v为．

【点评】本题关键是对小球受力分析，然后根据共点力平衡条件列式求解出各个力，最后根据牛顿第二定律求加速度，由速度时间公式求末速度．