(1)從題目的意思來看,兩個平行板是垂直的,均勻電場的方向是水平的。
如果電場方向向左,球偏左,球帶正電;如果球向右傾斜,球就帶負電。
如果電場方向向右,球向右,球帶正電;如果球向左傾斜,球就帶負電。
(2)分析球受力:重力mg,繩張力T,電場力F,合力為0。
F = QE = mg * tan θ來自三角形知識
電場強度為e = mg * tan θ/q。
而且因為e = u/d,所以兩塊板的電位差為u = ed = d mg * tan θ/q。
(3)設球到達平衡位置時的速度為v。
QE * l * sinθ-mg * l *(1-cosθ)= m * v2/2來自動能定理。
將e e = mg * tan θ/q代入上式得到
所需速度v =根號[2gl (tan θ * sin θ-1+cos θ)]
(4)設定球在平衡位置的初速度為V0,可以使球恰好在垂直面內做圓周運動。
將重力和電場力結合起來得到壹個等效重力,G效應=根號[(QE) 2+(mg) 2] = mg/cos θ。
平衡位置為等效“最低點”,另壹個與平衡位置直徑相同的點為等效“最高點”,等效“最高點”處的速度為V1。
然後由動能定理得到-g效應* 2l = (m * v1 2/2)-(m * v0 2/2)。
而在等價的“最高點”,有F方向= G效應= M * v 1 ^ 2/l。
將G效應= mg/cos θ代入上述兩個公式,整理後得到的初速度為
V 0 =根號(5gL/cosθ)