Question

2．一条长为l的细线，上端固定，下端拴一质量为m的带电量为+q的小球，将它置于平行板电容器中．已知当细线离开竖直位置的偏角θ为30°时，小球处于平衡状态，如图所示．请问：
（1）电容器A板带何种电荷？
（2）电容器间的电场强度E是多少？
（3）如果将细线剪断，则细线剪断的瞬间小球将做怎样的运动？

Answer 1

分析 （1）由题细线向右偏离竖直方向，小球受到的电场力水平向右，根据电场力方向与电场强度方向的关系，判断A板的电性．
（2）根据平衡条件求出电量．
（3）由力的合成可求得合力，再由牛顿第二定律判断小球的运动．

解答 解：（1）根据平衡条件可知，小球受电场力方向向右，小球带正电，所以电场强度的方向向右，则电容器的极板A带正电；
（2）由平衡条件得：
Eq=mgtanθ
所以：E=$\frac{mgtanθ}{q}$
（2）若细线断裂，则小球只受重力和电场力，合力的大小不变，方向与细线的方向相反，由牛顿第二定律可知在细线剪断的瞬间小球将细线延长的方向做匀加速直线运动．
答：（1）电容器A板带正电荷；
（2）电容器间的电场强度E是$\frac{mgtanθ}{q}$；
（3）如果将细线剪断，则细线剪断的瞬间小球将细线延长的方向做匀加速直线运动．

点评 解决本题的关键是正确地进行受力分析，利用共点力平衡和牛顿第二定律进行求解即可．