Question

7．如图所示，一质量为m的带电小球P用一绝缘细线悬挂在O点，小球静止在匀强电场中．已知细线与竖直方向的夹角为θ（θ＜45°），场强为E，方向水平向右．则：
（1）小球带何种电荷？
（2）小球的带电量是多少？
（3）若将该电场方向变成竖直向下，则绳上的拉力是多少？

Answer 1

分析 （1）小球受重力、拉力和电场力，根据电场力的方向分析电性．
（2）根据平衡条件和电场力公式求解电量．
（3）若将该电场方向变成竖直向下，此瞬间小球的向心加速度为零，沿绳子方向的合力为零，据此求解．

解答 解：（1）因小球向右偏，所受的电场力向右，与电场强度方向相同，故带正电荷；
（2）小球受力情况，如图所示：

根据平衡条件得：qE=mgtanθ，则q=$\frac{mgtanθ}{E}$
如果将细线烧断，球沿合力方向做匀加速直线运动；
（3）若将该电场方向变成竖直向下时，绳子方向的合力为零，则绳子的拉力为：
T′=（qE+mg）cosθ=mg（tanθ+1）cosθ
答：（1）小球带正电荷．
（2）小球的带电量是$\frac{mgtanθ}{E}$．
（3）若将该电场方向变成竖直向下，则绳上的拉力是mg（tanθ+1）cosθ．

点评 对于带电体在电场力平衡问题，关键是分析受力情况，运用力学规律，如平衡条件和牛顿第二定律求解．