问题 问答题

如图所示,一质量为m的带电小球,用长为l的绝缘细线悬挂在水平向右,场强为E的匀强电场中,静止时悬线与竖直方向成角(<45°)

(1)求小球带何种电性及所带电荷量大小;

(2)如果不改变电场强度的大小而突然将电场的方向变为竖直向下,带电小球将怎样运动?要求说明理由。

(3)电场方向改变后,带电小球的最大速度值是多少?

 

答案

(1)        (2)小球竖直平面沿斜向下方向做圆周(圆弧或来回摆动)运动。突然将电场的方向变不竖直向下时,由于,其重力和电场力的合力方向竖直向下,与悬线的夹角为钝角,由于悬线不能伸长,故小球在竖直平面内沿圆弧摆下,做圆周运动。(或沿圆弧摆下然后沿圆弧来回摆动)。          

(3)

(1)小球带负电(2分)

设带电小球所带电荷量的大小为q,

带电小球受重力mg、电场力F

细线拉力T,带电小球处于平衡状态,有

 ①(2分)

 ②(4分)

(2)小球竖直平面沿斜向下方向做圆周(圆弧或来回摆动)运动。(2分)

突然将电场的方向变不竖直向下时,由于,其重力和电场力的合力方向竖直向下,与悬线的夹角为钝角,由于悬线不能伸长,故小球在竖直平面内沿圆弧摆下,做圆周运动。(或沿圆弧摆下然后沿圆弧来回摆动)。(2分,只要叙述正确有理都可给分)

(3)带电小球到最代点时速最大,设小球的最大速度为vm。小球摆下过程中重力做正功,电场力做负功,由动能定理得

 ③(3分)

联立①③式得: (3分)

多项选择题
问答题