题目内容
【题目】如图所示,质量为1.0g的带电小球,用长为的绳线悬挂在平行板电容器之间,两板电压为40V,板间距10cm,小球在A点处于平衡状态悬线和竖直方向夹角为37°.问:
(1)小球电量多少?是正电还是负电?若把小球拉到θ=53°的B点,静止时受到的水平拉力为多大?
(2)将小球从B点由静止释放,摆到最低点O时,对悬线的拉力多大?
【答案】(1)小球带负电, T=2.1×10-2N (2)T=0.03N
【解析】
(1)电场力向左,场强向右,故小球带负电;
对小球受力分析,受重力、细线的拉力和电场力,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
=tan37
E=U/d
解得:q=mgtan37/E==1.875×105C;
设水平拉力为F,绳的拉力为T,受力分析,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
F=qE+Tsin530①
Tcos530=mg②
联立①②解得:F=2.1×102N;
(3)从B点到小球摆到最低点O的过程中运用动能定理得:
mgl(1cos53)+qElsin53=③
根据牛顿第二定律,得:Tmg=m④
联立③④解得:T=0.03N