题目内容
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°)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241153057222752.gif)
(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?
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305675200.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305675200.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241153057222752.gif)
(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?
(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)![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305769821.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305737573.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305753624.gif)
(3)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305769821.gif)
(1)小球带负电(2分)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241153057844532.jpg)
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电和
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)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241153057844532.jpg)
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电和
细线拉力T,带电小球处于平衡状态,有
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305800538.gif)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305737573.gif)
(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
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305753624.gif)
(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
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241153058471031.gif)
联立①③式得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824115305769821.gif)
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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