如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域，场强E=3×104 N/C．在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=5×10-3 kg的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的夹角θ=60°（g取10m/s2）．试求：（1）小球的电性和电荷量；（2）悬线的拉力；（3）若小球静止时离右板d=53×10-2 m，剪断悬线后，小球经多少时间碰到右极板．

2019-06-26

下载本文

如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域，场强E=3×10⁴ N/C．在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=5×10^-3 kg的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的夹角θ=60°（g取10m/s²）．试求：

（1）小球的电性和电荷量；
（2）悬线的拉力；
（3）若小球静止时离右板d=5

3

×10^-2 m，剪断悬线后，小球经多少时间碰到右极板．

优质解答

（1）小球受电场力向右，故带正电，受力分析如图所示．

由平衡条件有qE=mgtan60°
解得q=

5

3

×10^-6 C
（2）由平衡条件得F=

mg

cos60°

，
解得F=0.1 N．
（3）剪断细线后，小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向做自由落体运动．
在水平方向上有a_x=

qE

m

；d=

1

2

a_xt²
联立以上两式解得t=0.1 s．
答：（1）小球的带正电和电荷量为

5

3

×10^-6 C；
（2）悬线的拉力0.1N；
（3）若小球静止时离右板d=5

3

×10^-2 m，剪断悬线后，小球经过0.1秒碰到右极板．（1）小球受电场力向右，故带正电，受力分析如图所示．