题目内容
【题目】
如图所示,长l=1 m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球所带电荷量q=1.0×10–6 C,匀强电场的场强E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.,求:
(1)小球所受电场力F的大小。
(2)小球的质量m。
(3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小。
【答案】⑴3.0×10-3N;⑵4.0×10-4kg;⑶2.0m/s
【解析】⑴根据电场强度定义式可知,小球所受电场力大小为:
F=qE=1.0×10-6×3.0×103N=3.0×10-3N
⑵小球受mg、绳的拉力T和电场力F作用,如下图所示
根据共点力平衡条件和图中几何关系有:mgtan37°=F
解得:m=4.0×10-4kg
⑶撤去电场后,小球将绕悬点摆动,根据动能定理有:mgl(1-cos37°)=-0
解得:v==2.0m/s
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