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】3.0×10-3N;4.0×10-4kg;2.0m/s

【解析】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

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

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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