如图所示，竖直放置的两块足够长的平行金属板，相距0.08m，两板间的电压是2400V，在两板间的电场中用丝线悬挂着质量是5×10-3kg的带电小球，平衡后，丝线跟竖直方向成30°角，若将丝线剪

Question

如图所示，竖直放置的两块足够长的平行金属板，相距0.08m，两板间的电压是2400V，在两板间的电场中用丝线悬挂着质量是5×10^-3kg的带电小球，平衡后，丝线跟竖直方向成30°角，若将丝线剪断，则在剪断丝线后，（g取10m/s²）
（1）说明小球在电场中做什么运动；
（2）求小球的带电量；
（3）设小球原来到负极板的距离为0.06m，则经过多少时间小球碰到金属板？

Answer 1

（1）小球此时受到重力竖直向下，电场力水平向右，绳子拉力沿绳子向上，处于三力平衡状态，
如将细线剪断，其余二力的合力一定沿绳子的反方向，大小等于原先绳子的力，所以小球将做匀加速直线运动．
（2）由力图可知tanθ＝(F电)/(mg)＝(Eq)/(mg)
又因为E=(U)/(d)
所以q＝(mgtanθ)/((U)/(d))＝(5×10−3×10×(√(3))/(3))/((2400)/(0.08))=(5√(3))/(9)×10−6C=9.6×10^-7C
（3）由于剪断绳子之前小球受力平衡，
所以竖直方向：Tcosθ=G
解得：T=(mg)/(cosθ)
剪断绳子之后，由牛顿第二定律得：(mg)/(cosθ)=ma
解得：a=(g)/(cosθ)…①
即物体以加深对a做初速度为零的匀加速直线运动．
由图可知小球的位移为：(d)/(sinθ)=(1)/(2)at²…②
把①代入②解得：t=√((2d)/(gtanθ))=√((2×0.06)/(10×(√(3))/(3)))=0.144s
答：（1）小球做匀加速直线运动．
（2）小球的带电量为9.6×10^-7C．
（3）小球经0.144s打到金属板上．