Question

如圖10－10所示，擺球質量為m＝2×10^－4 kg，擺長l＝0.8 m，懸掛在水平方向的勻強電場中，電場強度E＝3×10⁴ N/C，當它與豎直方向夾角為θ＝37°時，恰好在P點靜止不動．現將擺球拉回豎直方向，然后釋放．求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s²)

(1)小球帶電量為多少？

(2)擺球到達原平衡位置P點時的速度為多大？

(3)若擺球到達平衡位置P點時，擺線恰好斷裂，則它到達與它一樣高的Q點所需時間為多少？PQ之間的距離為多少？

Answer 1

圖10－11

[解析]　(1)由平衡條件：Tsinθ＝qE，

Tcosθ＝mg，

可得：q＝＝

＝5.0×10^－8 C

(2)由圖10－12可得F_合＝＝mg

圖10－12

由動能定理mgL(1－cosθ)＝mv²

可得：v＝  ＝2 m/s

(3)小球作類平拋運動，建立如圖10－13所示坐標系，根據平拋規(guī)律有：

y＝at²＝×gt²

＝gt²，x＝vt

圖10－13

由幾何關系得：tanθ＝

以上三式聯立并代入數字得：t＝0.24 s

PQ的距離為＝＝0.6 m.