题目内容
如图1-12所示，一条长为L的细线，上端固定，将它置于一匀强电场中，场强大小为E，方向水平向右.已知当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡状态.
图1-12
(1)小球带何种电荷？
(2)如果是细线的偏角由α增大到φ，然后由静止释放，则φ应为多大，才能使细线达到竖直位置时，小球的速度刚好为零？
(3)如果将小球向左方拉成水平，此时线被拉直，那么放手后小球将做怎样的运动？小球开始运动后经多长时间线又被拉直？
解析：(1)分析小球受力如图所示，由电场力与场强方向的关系，可知小球带正电．由力的平衡有：mgtanα=qE,解得q=
.
(2)小球从细线偏角φ的位置运动到竖直位置的过程，线的拉力不做功，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得
mgL(1－cosφ)－qELsinφ=0
解得φ=2α．
(3)小球受力分析如图所示，由于小球所受重力、电场力均为恒力且由静止释放，故小球将沿合力方向做初速度为零的匀加速直线运动．当线被拉直时，小球运动的位移为：
s=2Lsinθ
小球的加速度为a=
，由s=
at2得：t=
.
答案：(1)正 (2)2α (3)小球将沿合力方向做初速度为零的匀加速直线运动 t=
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m/s，下落到经过圆心时棒的速度大小为v2=
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、
、
三点的场强大小分别为
、
、
，三者相比，