如图所示,一根长为的细绝缘线,上端固定,下端系一个质量为m的带电小球,将整个装置放入一匀强电场,电场强度大小为E,方向水平向右,已知:当细线偏离竖直方向为θ=370时,小球处于平衡状态,(sin370=0.6)试求:
(1)小球带何种电荷,带电量为多少;
(2)如果将细线剪断,小球经时间t发生的位移大小;
(3)若将小球拉至最低点无初速释放,当小球运动到图示位置时受到线的拉力的大小。
(1)正 (2)
(3)
题目分析:(1)对小球受力分析,受重力、拉力和电场力,电场力向右,故带正电荷,根据平衡条件可知:
x方向:,y方向:
,
解得,故
故小球带正电荷,带电量为.
(2)剪短细线后,小球受电场力和重力,合力沿着绳子向右下方,大小等于第一问中绳子的拉力,为;
根据牛顿第二定律,加速度为,
做初速度为零的匀加速直线运动,位移为
小球做圆周运动,到达图示位置时,受到重力、电场力和细线的拉力,重力和电场力的合力为;
三力的合力指向圆心,提供向心力,有,解得