Question

懸掛在O點(diǎn)的一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線下端有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為－q的小球，若在空間加一勻強(qiáng)電場(chǎng)，則小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為θ，如圖11所示，求：

圖11

(1)所加勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)最小值的大小和方向；

(2)若在某時(shí)刻突然撤去電場(chǎng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，小球?qū)��?xì)線的拉力為多大。

Answer 1

解析：(1)當(dāng)電場(chǎng)力的方向與細(xì)線垂直時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度最小。由mgsin θ＝qE，解得：E＝。

小球帶負(fù)電，所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，故場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)樾毕蜃笙路健?/p>

(2)設(shè)線長(zhǎng)為l，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速度為v，細(xì)線對(duì)小球的拉力為F，則有：

mgl(1－cos θ)＝mv²，

F－mg＝m

聯(lián)立解得：F＝mg(3－2cos θ)。

根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)��?xì)線的拉力F′＝F＝mg(3－2cos θ)。

答案：(1)　斜向左下方　(2)mg(3－2cos θ)