Question

8．如图所示，一质量m=12g，带电荷量q=3.0×10^-6C 的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ=37°角．
（1）判断小球带何种电荷；   
（2）求电场强度的大小；
（3）若将细线剪断，经过1s小球的速度是多大？（还在电场中，小球未落地）

Answer 1

分析 （1）小球处于静止状态，分析受力，作出力图，根据电场力与场强方向的关系判断电性．
（2）根据平衡条件和电场力公式求解场强．
（3）将细线突然剪断小球将沿细线方向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律和速度公式结合求解v．

解答 解：（1）小球受力如图，由于电场力F与场强方向相反，说明小球带负电．
（2）小球的电场力为：F=qE
由平衡条件得：F=mgtanθ
解得电场强度为：E=$\frac{mgtanθ}{q}$=3×10⁴ N/C
（3）剪断细线后小球做初速度为0的匀加速直线运动，经过1s时小球的速度为v．
小球所受合外力为：F_合=$\frac{mg}{cosθ}$
由牛顿第二定律有：F_合=ma
又运动学公式为：v=at
解得小球的速度为：v=12.5m/s                
速度方向为与竖直方向夹角为37°斜向下．
答：（1）小球带负电荷．
（2）电场强度为3×10⁴ N/C．
（3）若在某时刻将细线突然剪断，经过1s时小球的速度为12.5m/s．

点评 对于涉及物体运动的问题，两大分析：受力情况分析和运动情况分析是基础，要培养这方面的基本功．