问题 问答题

如图所示,一根长为l不可伸长的细丝线一端固定于O点,另一端系住一个质量为m的带电小球.将此装置放在水平向右的匀强电场E中,待小球稳定后,细丝线跟竖直方向夹角为α,求:

(1)小球带什么电?电量是多少?

(2)保持小球带电量不变,用外力将小球缓慢拉到竖直方向的最低点,外力对小球做多少功?

答案

(1)对小球进行受力分析:由于小球所受电场力水平向右,E的方向水平向右,所以小球带正电.小球受力如图所示,

qE=mgtanα①

即q=

mgtanα
E
                         

(2)将小球缓慢拉到竖直方向的最低点的过程中,小球动能变化量为零,设外力小球做功为W,由动能定理可知:

W+mgl(1-cosα)-qElsinα=0②

由①②式得:W=mgl(

1
cosα
-1)

答:(1)小球带正电,电量为

mgtanα
E

(2)保持小球带电量不变,用外力将小球缓慢拉到竖直方向的最低点,外力对小球做的功为mgl(

1
cosα
-1).

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