如图所示,一质量为m的带电小球,用长为L的绝缘细线悬挂在水平向右,场强为E的匀强电场中,静止时悬线与竖直方向成θ=37°角.sin37°=0.6,cos37°=0.8

发布时间:2020-08-05 03:42:21

如图所示,一质量为m的带电小球,用长为L的绝缘细线悬挂在水平向右,场强为E的匀强电场中,静止时悬线与竖直方向成θ=37°角.sin37°=0.6,cos37°=0.8
(1)求小球带何种电性及所带电荷量大小;
(2)如果不改变电场强度的大小而突然将电场的方向变为竖直向下,带电小球将怎样运动?带电小球的最大速度值是多少?

网友回答

解:(1)如图受力分析,根据小球静止时受平衡力,可以判断出小球的受力的方向向左,与电场线的方向相反,因此小球带负电;

小球受到的电场力和绳子的拉力的合力和重力平衡,即:qE=mgtanθ,

(2)小球在竖直平面内沿圆弧摆下,做圆周运动.(或沿圆弧摆下然后沿圆弧来回运动);带电小球到最低点速度最大是vm,則有:mgl(1-cosθ)-qEl(1-cosθ)=m,
vm=;
答:(1)小球带负电及所带电荷量大小是;
(2)如果不改变电场强度的大小而突然将电场的方向变为竖直向下,小球在竖直平面内沿圆弧摆下,做圆周运动.(或沿圆弧摆下然后沿圆弧来回运动),带电小球的最大速度值是.
解析分析:(1)小球静止时在竖直线的左边,根据小球静止时受平衡力,可以判断出小球的受力的方向向左,与电场线的方向相反,因此小球带负电;对小球进行受力分析,水平方向和竖直方向的受力都平衡,即可得解;
(2)水平方向不受力了,平衡破坏了,小球在竖直向下的重力和竖直向上的电场力的作用下,在绳子的约束下,在竖直平面内沿圆弧摆下,做圆周运动,或沿圆弧来回运动,根据动能定理,带电小球到最低点时重力和电场力做的功全部转化为小球的动能,此时速度最大,列式即可得解.

点评:掌握力的合成和分解,运用共点力平衡的条件找出力与力的关系.带电粒子在电磁场中的运动一般有直线运动、圆周运动和一般的曲线运动;直线运动一般由动力学公式求解,圆周运动由洛仑兹力充当向心力,一般的曲线运动一般由动能定理求解.
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