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

2025-03-10 17:06:03
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回答1:

解:(1)由图知,小球所受的电场力向左,场强向右,故小球带负电.
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和细线拉力T,带电小球处于平衡状态,有:
Eq=mgtanθ…①
解得:q=
mg
E
tanθ
…②
(2)小球在竖直平面沿斜向下方向做圆周(圆弧或来回摆动)运动.
因为突然将电场的方向变为竖直向下时,小球所受的电场力变为竖直向上,由于θ<45°,则mg>F,其重力和电场力的合力方向竖直向下,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)带电小球到最低点时速度最大,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:
mgl(1?cosθ)?qEl(1?cosθ)=
1
2
m
v
…③
联立①③式得:vm=
2gL(1?cosθ)(1?tanθ)

答:(1)小球带负电,所带电荷量大小为
mg
q
tanθ

(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,带电小球将在竖直平面沿斜向下方向做圆周(圆弧或来回摆动)运动.
(3)带电小球的最大速度值是
2gL(1?cosθ)(1?tanθ)