题目内容

竖直放置的两块足够长的平行金属板电容器间有匀强电场.在该匀强电场中,用丝线悬挂一个质量为m、带电荷量为q的带电小球,丝线与竖直方向成θ角时小球恰好平衡,如图所示,平衡时小球与负极板间的距离为b.求:

(1)板间匀强电场的场强多大;

(2)若剪断细线,小球碰到金属板需多长时间.

E=        t=

解析:(1)由题意可知,小球带正电,匀强电场方向向右.小球受竖直向下的重力mg、水平向右的电场力qE、沿细线斜向上的拉力F作用,处于平衡状态.受力如图所示.由平衡条件可得

Tsinθ=qE 

Tcosθ=mg

可得tanθ=

所以E=.

(2)剪断细线后,小球将沿电场力qE和重力mg的合力方向做初速度为零的匀加速直线运动.此运动可看作是水平方向的初速度为零、加速度a= 的匀加速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动.设小球碰到金属板所需要的时间为t,由b=at2,得

t===.


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