(1)小球垂直于纸面向里沿直线运动,小球受重力mg、电场力F
1和洛伦兹力F
2,这三个力的方向都在竖直平面内,与小球的运动方向垂直,只有小球带正电荷,三力才能平衡,如左图所示,小球才能沿直线运动,而且一定是匀速直线运动。(4分)
(2)由三力平衡,如左图所示,电场力的大小
F1=mgcosa=4.0N,方向与电场方向相同。(4分)
(3)小球县吊在
O点由静止释放后,受电场力
F1、重力
mg和细线拉力
T(还可能受磁场力)作用下,,由静止开始在竖直平面内做圆周运动,摆到悬线与水平方向成a角位置时,此时速度方向与磁场方向平行,不受洛伦兹力,如右图所示。
(4分)
小球由竖直位置摆到图示位置时,电场力量力做功,有
(4分)
解得
T=5.4
N则细线对O点的拉力大小T’=T=5.4N。(4分)