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竖直放置的平行金属板A、B带等量异种电荷(如图13-2-9),两板之间形成的电场是匀强电场.板间用绝缘细线悬挂着的小球质量m=4.0×10-5 kg,带电荷量q=3.0×10-7 C,平衡时细线与竖直方向之间的夹角α=37°.求:

图13-2-9

(1)A、B之间匀强电场的场强是多大?

(2)若剪断细线,带电小球在A、B板间将如何运动?

答案

解析:(1)由图示情况可知小球带正电,两板之间的匀强电场方向水平向右.小球受水平向右的电场力qE、竖直向下的重力mg、沿细线斜向上的拉力FT作用,处于平衡状态:

    FTcos37°=mg  FTsin37°=qE

    得qE=mgtan37°,由此可求电场强度:

    E=mgtan37°/q=1.0×103 N/C.

    (2)细线剪断后,小球在电场力qE和重力mg作用下做初速度为零的匀加速直线运动,轨迹是与竖直方向夹37°角的斜向下的直线.qE与mg的合力大小为F=mg/cos37°,加速度为a=g/cos37°=12.5 m/s2.

答案:(1)1.0×103 N/C  (2)匀加速运动,a=12.5 m/s2,方向与竖直方向夹37°角斜向下.

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