Question

【題目】豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間有勻強電場．其電場強度為E，在該勻強電場中，用絲線懸掛質量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時小球恰好平衡，如圖所示，請問：

(1)小球帶電荷量是多少？

(2)若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時間？

(3)若突然撤去電場，絲線所受最大拉力是多大？

Answer 1

【答案】(1)(2) (3)

【解析】

(1)由于小球處于平衡狀態，對小球受力分析如圖所示

Fsinθ＝qE

Fcosθ＝mg

聯立解得：

tanθ＝

故

q＝.

(2)細線的拉力為

F＝

而剪斷絲線后小球的加速度

a＝＝

由幾何關系得，小球碰到金屬板運動的距離為

s＝

又由

s＝at2＝＝

(3)小球擺到最低點時絲線所受拉力最大，小球下落至最低點：

mgL(1-)=mv2

最低點：

T-mg=m

解得：

T=3mg-2mg

依據牛頓第三定律 絲線所受拉力為

T=3mg-2mg