Question

如图13-12-13所示，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．将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向是水平的.已知当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡，问：

 图13-12-13

(1)小球带何种电荷？求小球所带电荷量．

(2)如果细线的偏角由α增大到φ,然后将小球由静止开始释放,则φ应多大,才能使在细线到竖直位置时,小球的速度刚好为零?

Answer 1

解析：(1)由受力平衡可得：qE=mgtanα，q=，带正电.

    (2)解法一：由动能定理可知：mgl(1-cosφ)-qElsinφ=0-0

    ，又因为=tanα,tanα=

    所以α=,得:φ=2α.

    解法二：利用等效场（重力场和电场所构成的复合场）.当细线离开竖直的位置偏角为α时，小球处于平衡的位置为复合场的平衡位置，即“最低”位置，小球的振动关于该平衡位置对称，可知φ=2α.

答案：(1)正电荷,q=        (2)φ=2α