题目内容
【题目】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)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,带点小球将在竖直平面沿斜下方向做圆弧摆动。(3)
【解析】
(1)小球带负电,带电小球处于平衡状态,有:qE-mgtanθ=0 ①
解得:q= ②
(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,则电场力向上,因开始时 <45°,则qE<mg,电场力和重力的合力方向向下,则带电小球将在竖直平面沿斜下方向沿圆弧摆下,做圆周运动.(或沿圆弧摆下然后沿圆弧来回运动);
(3)带电小球到最低点时速度最大,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:mgl(1-cosθ)-qEl(1-cosθ)= ③
联立①③式得:vm=
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