Question

如图所示，一带电小球的质量m=2×10^-4kg，用长为L=0.8m的细线悬挂在水平方向的匀强电场中O点，场强E=3×10⁴N/C，当细线与竖直方向夹角为θ=37°时，摆球恰好静止在A点．（g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
求（1）小球带什么电？电量是多少？
（2）某时刻将细线剪断，带电小球将沿什么方向怎么样运动？
（3）若把小球由竖直方向的P点静止释放，到达A位置时，电场力做功是多少？

Answer 1

分析：带电小球有电场力、细线的拉力与重力处于平衡状态，根据图示位置可确定电场力的方向，则由电场线的方向可得出带电小球的电性，及电量大小．若将细线剪断，则小球将沿合力方向做加速直线运动．电场力做功等于电场力与沿电场力方向的位移乘积．

解答：解：（1）对小球进行受力分析，

由电场力的方向可确定小球带正电，且电量为
q=

F

E

=

mgtan37°

E

=

2×10-4×10×0.75

3×104

C=5×10^-8C
（2）若细线剪断，则小球沿着重力与电场力的合力方向运动，做匀加速直线运动．
则小球将沿着细线的反方向以加速度为

5

4

g做匀加速直线运动，
（3）若把小球由竖直方向的P点静止释放，到达A位置时，电场力做功为：
W=FS=mgtan37°Lsin37°=2×10^-4×10×0.75×0.8×0.6W=7.2×10^-4W．

点评：根据电场力及电场线的方向来确定电荷的电性，同时还考查电场力做功与沿着电场力方向的位移有关．