Question

如圖所示，小球的質量為m，懸掛小球的絲線與豎直方向成θ角時，小球恰好在場強為E的勻強電場中靜止不動，絲線長度為L．
（1）小球帶何種電荷，電量是多少？
（2）將小球從圖示位置拉回到懸線豎直的方向電勢能如何變化？
（3）若將小球從豎直方向成θ角的位置緩慢拉回到懸線豎直的方向，則拉力做功多少？

Answer 1

解（1）對小球進行受力分析，

由電場力的方向可確定小球帶正電，且電量為：
q=

F

E

=

mgtanθ

E

（2）小球從圖示位置拉回到懸線豎直的方向，在電場力方向向右，而位移方向向左，故電場力做負功，所以小球的電勢能增加．
（3）小球從豎直方向成θ角的位置緩慢拉回到懸線豎直的方向，
根據(jù)動能定理可得：W_F+mgh-qEd=0
則有：W_F=qELsinθ-mgL（1-cosθ）
將電場強度代入上式可得：W_F=mgL（

1

cosθ

-1）
答：（1）小球帶正電

mgtanθ

E

（2）電勢能增加
（3）拉力做功mgL（

1

cosθ

-1）