题目内容

(10分)如图所示,匀强电场的电场强度为E,一带电小球质量为m,轻质悬线长为l,静止时悬线与竖直方向成30°角.

(1)小球带何种电荷,电荷量是多少?
(2)若将小球拉到悬点正下方由静止释放,小球通过原平衡位置时的速度大小是多少?
(1) q= (2)
(1)小球静止时,其受力如图所示,小球所受电场力的方向与场强方向相反,所以小球带负电.由平衡条件得Eq=mgtanθ,q=.
(2)设小球通过原平衡位置时的速度大小为v,由动能定理Eqlsin30°-mgl(1-cos30°)=mv2,由以上两式可解得
v=
本题考查了带电粒子在电场中的平衡问题和动能定理的应用,先进行受力分析,根据力的合成而后分解进行求解,若将小球拉到悬点正下方由静止释放,到达最低点过程中只有重力和电场力做功,可由动能定理求解
点评:电场力和重力都是保守力,做功的大小与路径无关,只与初末位置有关,所以在求这两个力做功的过程中不需要考虑中间的运动过程,只需要确定初末状态即可
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