如图所示,一条长为L的绝缘细线上端固定,下端拴质量为m的带电小球,将它置于一个水平向右、大小为E的匀强电场中,已知细线向

3个回答

  • 用等效重力加速度做最方便.

    细线向右偏到和竖直成α角时,小球处于静止平衡状态,

    可知重力和电场力合外力的作用方向与竖直成α.

    将这个合外力类比重力,等效重力加速度g‘=√(g²+E²q²/m²)方向与竖直面夹角为α

    把物体拉到φ,即拉到与g’φ-α处,

    由能量守恒他摆到左边速度为零时与g‘夹角也为φ-α

    令φ-α=α 得φ=2α

    详细

    α角时受力平衡:Eq=mgtanα

    物体拉到φ角,速度为0;回到竖直,速度又为0;所以重力势能全部转化为电势能(或者说重力做功与电场力做功相等.)

    mgl(1-cosφ)=Eqlsinφ

    两式联立得sinφtanα=1-cosφ

    接上面等式:sinφ=2sin(φ/2)cos(φ/2)

    cosφ=1-2sin²(φ/2)

    代入化简得tanα=tan(φ/2)

    所以φ=2α