题目内容

(12分) 如图所示,匀强电场场强的方向与水平方向成角,有一带电量为,质量为的小球,用长为的绝缘细线悬挂于O点,当静止时,细线恰被拉成水平方向,重力加速为g,求:

(1)小球的电性及匀强电场场强E的大小;
(2)若突然改变匀强电场方向,使其竖直向下,求小球摆到最低点时的速度及绳子的拉力大小。
(1)  (2)

试题分析: (1)以小球为研究对象,根据平衡条件及电场力方向与场强方向关系知,受力情况如图所示,由于电场力方向与场强方向相同,所以小球带正电.在三角形中,有
解得:

(2) 若突然改变匀强电场方向,使其竖直向下,则小球由水平位置开始做竖直平面内圆弧运动,设小球摆到最低点时的速度为v,在下摆过程由动能定理得:  解得:
在最低点处,根据牛顿第二定律得:  解得:
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