题目内容
如图所示,用一根绝缘轻绳悬挂一个带电小球,小球的质量为m=1.0×10-2
kg.现加一水平方向向左的匀强电场,场强E=3.0×106N/C,平衡时绝缘线与竖直方向的夹角为θ=37°,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)小球带什么电荷及小球的电荷量.
(2)若现在剪断细线,断线后小球的运动性质是什么?运动的加速度是多少?
(3)若在小球的左侧15cm处有一面墙,则断线后小球多长时间到达墙面?
kg.现加一水平方向向左的匀强电场,场强E=3.0×106N/C,平衡时绝缘线与竖直方向的夹角为θ=37°,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)小球带什么电荷及小球的电荷量.
(2)若现在剪断细线,断线后小球的运动性质是什么?运动的加速度是多少?
(3)若在小球的左侧15cm处有一面墙,则断线后小球多长时间到达墙面?
分析:(1)由小球位置判断电场力方向,进一步得到小球带什么电荷,由平衡条件求解小球的电荷量;
(2)剪断细线后,小球受重力和电场力作用,做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求得加速度;
(3)将小球的运动沿水平和竖直方向分解,由分运动的独立性和等时性求解.
(2)剪断细线后,小球受重力和电场力作用,做匀加速直线运动,由牛顿第二定律求得加速度;
(3)将小球的运动沿水平和竖直方向分解,由分运动的独立性和等时性求解.
解答:解(1)小球带正电.由小球受力分析可知:tan37°=
所以,q=
=
C=2.5×10-7C
(2)剪断细线后,小球受重力和电场力作用,质点做匀加速直线运动,牛顿第二定律求得加速度为:
a=
=
=
=
m/s2=12.5m/s2
(3)由小球在水平及竖直方向运动的独立性
水平加速度:a1=
=gtan37°=10×0.75m/s2=7.5m/s2
由运动学公式得:x=
a1t2
故:t=
=
s=0.2s
答:(1)小球带正电荷,小球的电荷量为2.5×10-7C;
(2)若现在剪断细线,断线后小球的运动性质匀加速直线运动,运动的加速度是12.5m/s2;
(3)断线后小球0.2s到达墙面.
qE |
mg |
所以,q=
mgtan37° |
E |
1.0×10-2×10×0.75 |
3.0×106 |
(2)剪断细线后,小球受重力和电场力作用,质点做匀加速直线运动,牛顿第二定律求得加速度为:
a=
F合 |
m |
| ||
m |
g |
cos37° |
10 |
0.8 |
(3)由小球在水平及竖直方向运动的独立性
水平加速度:a1=
Eq |
m |
由运动学公式得:x=
1 |
2 |
故:t=
|
|
答:(1)小球带正电荷,小球的电荷量为2.5×10-7C;
(2)若现在剪断细线,断线后小球的运动性质匀加速直线运动,运动的加速度是12.5m/s2;
(3)断线后小球0.2s到达墙面.
点评:掌握共点力平衡的求法,以及知道电场力的表达式F=Eq,注意将小球的运动沿水平和竖直方向分解,应用分运动的独立性和等时性.
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