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