Question

【题目】如图所示，在水平向右的匀强电场中，用长为L不可伸长的绝缘细线拴住一质量为m，带电荷量为q的小球，线的上端固定于O点．细线与竖直方向成30°角时静止释放小球，小球开始摆动，当摆到A点时速度为零，此时OA恰好处于水平状态，设整个过程中细线始终处于拉直状态，静电力常量为k，忽略空气阻力．求：

（1）判断小球电性；

（2）BA两点间的电势差UBA；

（3）匀强电场的场强E的大小．

Answer 1

【答案】（1）正电（2） （3）

【解析】试题分析：（1）根据电场力对小球做功的正负判断电场力的方向，从而判断小球的电性；（2）对于小球1从B到A过程，运用动能定理和电场力做功公式W=qU，求解BA两点间的电势差U；（3）由几何知识确定出BA间沿电场线的距离d，再根据求解场强E的大小.

（1）若小球不带电，则从A点释放，将运动到与A点等高的地方，而实际上小球没能运动到与A点等高的地方，所以电场力对小球做了正功，电场力水平向右，而电场强度方向水平向右，则小球带正电；

（2）小球从B到A过程，由动能定理得：

解得：

（3）BA间沿电场线的距离为：

在匀强电场中，有：

联立解得：