题目内容
如图所示,一质量为m的带电小球,用长为l的绝缘细线悬挂在水平向右,场强为E的匀强电场中,静止时悬线与竖直方向成
角(
<45°)
(1)求小球带何种电性及所带电荷量大小;
(2)如果不改变电场强度的大小而突然将电场的方向变为竖直向下,带电小球将怎样运动?要求说明理由。
(3)电场方向改变后,带电小球的最大速度值是多少?
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解:(1)小球带负电
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设带电小球所带电荷量的大小为q,带电小球受重力mg、电场力F电和细线拉力T,带电小球处于平衡状态,有
①
②
(2)小球竖直平面沿斜向下方向做圆周(圆弧或来回摆动)运动。
突然将电场的方向变不竖直向下时,由于
,其重力和电场力的合力方向竖直向下,与悬线的夹角为钝角,由于悬线不能伸长,故小球在竖直平面内沿圆弧摆下,做圆周运动。(或沿圆弧摆下然后沿圆弧来回摆动)。
(3)带电小球到最代点时速最大,设小球的最大速度为vm。小球摆下过程中重力做正功,电场力做负功,由动能定理得
③
联立①③式得:![]()
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