如图,一条长为L的细线,上端固定,下端拴一质量为m的带电小球.将它置于一电场强度大小为E、方向水平的匀强电场中...
问题详情:
如图,一条长为L的细线,上端固定,下端拴一质量为m的带电小球.将它置于一电场强度大小为E、方向水平的匀强电场中.已知当细线离开竖直线的偏角为α=30°时,小球处于平衡,问:
(1)小球带何种电荷?所带电荷量
(2)如果细线的偏角由α增大到θ=60°,然后将小球由静止释放,则在细线摆到竖直位置时,小球的速度为多大?
【回答】
考点: 共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;电场强度.
专题: 共点力作用下物体平衡专题.
分析: (1)小球在电场中受到重力、电场力和细线的拉力而处于平衡状态.根据细线偏离的方向,分析电场力方向,确定小球的电*.根据平衡条件和电场力公式F=qE,列方程求出小球所带的电量.
(2)根据动能定理求出细线摆到竖直位置时小球的速度.
解答: 解:(1)由图可知,小球所受电场力方向水平向右,场强也水平向右,则小球带正电荷.
以小球为研究对象,分析受力,作出受力示意图如图.根据平衡条件得:
qE=mgtanα
则:q=
(2)根据动能定理得,
mgL(1﹣cos60°)﹣qELsin60°=
qE=
联立两式解得,v=0.
答:(1)小球带正电,电量为.
(2)细线摆到竖直位置时,小球的速度为0.
点评: 本题整合了物体的平衡、牛顿第二定律和动能定理等多个规律,分析受力是基础,要培养分析受力情况、作力图的习惯.
知识点:库伦定律
题型:计算题