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+Tsin530

Tcos530=mg

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=

根据牛顿第二定律,得:Tmg=m

联立③④解得:T=0.03N

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