Question

如图所示，一质量为m的带电量为q的小球，用长为L的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线与竖直方向成θ角．（重力加速度为g）
（1）判断小球带何种电荷． 
（2）求电场强度E．
（3）在图示位置，若将细线突然剪断，小球做何种性质的运动？求加速度a的大小．

Answer 1

分析：（1）小球处于静止状态，分析受力，作出力图，根据电场力与场强方向的关系可判断电性．
（2）根据平衡条件和电场力公式求解电场强度E．
（3）将细线突然剪断小球将沿细线方向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求解加速度a．

解答：解：（1）小球处于静止状态，小球受到重力、绳子的拉力和电场力三力平衡，受力分析如图所示．小球所受的电场力方向水平向左，与场强方向相反，可知该小球带负电．
（2）根据平衡条件得：tanθ=

qE

G

=

qE

mg

则得电场强度为：E=

mgtanθ

q

（3）细线突然剪断，小球仅受到重力G和电场力qE，两个力都是恒力，所以小球将作初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：
 a=

F合

m

=

G cosθ

m

=

g

cosθ

答：
（1）小球带负电荷．
（2）电场强度E是

mgtanθ

q

．
（3）在图示位置，若将细线突然剪断，小球将作初速度为零的匀加速直线运动，加速度a的大小是

g

cosθ

．

点评：本题是带电体在电场中平衡问题，分析受力情况是解题的关键，并能根据受力情况判断小球的运动情况．