Question

如图所示，长为l的绝缘细线，上端固定在O点，下端P系一质量为m的带电小球，置于一方向水平向右、场强为E的匀强电场中，重力加速度为g，当细线偏离竖直方向的夹角为θ时，小球处于平衡状态．
（1）求OP两点间的电势差U_OP；
（2）做出图示位置小球的受力图；
（3）小球带何种电荷，电荷量q为多少？
（4）若在图示位置将细线剪断，求绳断后瞬间小球的加速度大小a．（结果用m、g、E、l、θ表示）

Answer 1

（1）OP之间的电势差：U_OP=E?lsinθ
（2）因小球向右偏，所受电场力水平向右，场强也水平向右，所以小球带正电．小球受力情况，如图所示．
（3）根据平衡条件得：
qE=mgtanθ
得：q=

mgtanθ

E

（4）将细线剪断，小球沿合力方向做匀加速直线运动．
剪断细线后小球所受合外力为：F=

mg

cosθ

根据牛顿第二定律得加速度为：a=

F

m

=

g

cosθ

答：（1）OP之间的电势差：U_OP=El?sinθ；（2）小球的受力如图；（3）小球带正电荷，所带电荷量是

mgtanθ

E

；（4）如果将细线剪断，小球的加速度

g

cosθ

．