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如图所示,一个带电量为q,质量为m的小球用绝缘细线悬挂在两块竖直的彼此绝缘平行金属板A、B中,两板间距离为d,让A、B两板连接到一个电动势为ω=数学公式,内电阻为r的直流电源上,能在AB间形成一个匀强电场.设带电小球对原电场没有影响.
求:(1)带电小球带电的性质和小球偏离竖直线的夹角θ;
(2)如果保持电源电动势不变,改变AB间距离,待稳定后发现悬挂小球的细线偏角为60°,则此时AB两板间距离为多少?

解:(1)由题,平行金属板A、B中电场方向水平向左,小球受到的电场力水平向右,小球带负电.
如图 Eq=mgtanθ… ①
… ②
由①②得:θ=30°
(2)当θ=60°时,设此时电场强度为E′
由E′q=mgtan60°… ③
解得 …④
…⑤
U=E′d′…⑥
由 ④⑤⑥得:…⑦
答:(1)带电小球带负电,小球偏离竖直线的夹角θ为30°;
(2)AB两板间距离为
分析:(1)平行金属板A、B中电场方向水平向左,小球受到的电场力水平向右,即可判断小球的电性.由平衡条件求解小球偏离竖直线的夹角θ;
(2)保持电源电动势不变,改变AB间距离,悬挂小球的细线偏角为60°,根据平衡条件求出板间场强,由E=求出板间距离.
点评:本题是带电体在电场中平衡与电路知识的综合,它们联系的桥梁是电动势.
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3
mgd
3q
,内电阻为r的直流电源上,能在AB间形成一个匀强电场.设带电小球对原电场没有影响.
求:(1)带电小球带电的性质和小球偏离竖直线的夹角θ;
(2)如果保持电源电动势不变,改变AB间距离,待稳定后发现悬挂小球的细线偏角为60°,则此时AB两板间距离为多少?

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(1)带电小球带电的性质和小球偏离竖直线的夹角

(2)如果保持电源电动势不变,改变AB间距离,待稳定后发现悬挂小球的细线偏角为,则此时AB两板间距离为多少?


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