(10分)如图所示,质量为1.0g的带电小球,用长为的绳线悬挂在平行板电容器之间,悬挂点为C,两板电压为40V,板间距10cm,小球在A点处于平衡状态悬线和竖直方向夹角为37°。问:
(1)小球电量多少?是正电还是负电?
(2)若把小球拉到θ=53°的B点,此时小球受到的水平拉力为多大?
(3)若使小球从B点静止释放,摆到最低点O时,悬线的拉力多大?
(1)负电,;(2)2.1×10-2N;(3)0.03N。
【解析】分析和解答:(1)小球带负电, ,
(2)水平拉力,T=qE+mg·tan53, T=2.1×10-2N
(3)mgl (1-cos53°)+qEl·sin53°=
,T-mg=
,T=0.03N。
本题考查带电粒子在匀强电场中的运动,小球静止时所受重力、电场力和绳子的拉力平衡,由力的分解或合成可求得电场力大小,从而求得电荷所带电量,同理把小球拉到53°位置时电场力与重力的合力等于绳子的拉力,由力的合成可求得绳子拉力大小,如果把小球从B点由静止释放,由动能定理可求得最低点时速度大小,再由最低点沿半径方向的合力提供向心力可求得绳子拉力大小
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