题目内容

【题目】如图所示,在方向水平向右的匀强电场中(图中未画出),有一固定光滑绝缘的半球形碗,碗的半径为R.有一个质量为m、电荷量为+q的小球,静止在距碗底高度为的碗内右侧表面上.

(1)求匀强电场的电场强度的大小;

(2)若将匀强电场方向变为竖直向下,求小球运动到碗底时对碗的压力大小.

(3)若将匀强电场方向变为竖直向上,试说明小球在碗内将如何运动。

【答案】(1)匀强电场的电场强度的大小为;(2)小球运动到碗底时对碗的压力大小为

3)对小球受力分析可得,小球将作初速度为0,加速度为的匀加速直线运动。

【解析】试题分析:(1)设匀强电场的电场强度为E,由几何 关系和平衡条件有:qE=mgtan60°

解得:

2)当匀强电场方向变为竖直向下后,由动能定理得:

设小球运动到碗底时,碗对小球的支持力FN,则有:

解得:

根据牛顿第三定律得,小球对碗底的压力为

3)对小球受力分析可得,小球将作初速度为0,加速度为的匀加速直线运动 。

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