Question

如图所示，质量为m=2×10^-3kg的带电小球用绝缘丝线悬挂于O点，若施加一个方向沿水平向左、大小为E=10⁴N/C匀强电场，小球静止时丝线与竖直方向夹角为θ=37°，求
（1）带电小球带正电还是负电？
（2）带电小球所带的电量q的大小；
（3）若要使小球静止在图示位置，则所加的匀强电场的最小值为多少？方向如何？（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）

Answer 1

【答案】分析：（1）由题，小球静止在电场中，受到重力、线的拉力和电场力而平衡，根据平衡条件确定小球的电性．
（2）小球在匀强电场中，受到的电场力大小为F=qE，根据平衡条件求出带电小球的电量．
（3）根据几何知识分析，当电场力与线的方向垂直向上时，电场力最小，电场强度最小．再由平衡条件求出匀强电场的最小值．
解答：解：
（1）由于带电小球所受电场力方向向左，电场线方向也向左，则小球带正电．
（2）分析小球的受力情况，作出力图如下左图，根据平衡条件得

（3）根据三角形定则得到，当电场力与线的方向垂直向上时，电场力最小，电场强度最小．由平衡条件得
由于小球带正电，所以电场强度方向也垂直细线向上．
答：（1）带电小球带正电．
（2）带电小球所带的电量q的大小是1.5×10^-6C；
（3）若要使小球静止在图示位置，所加的匀强电场的最小值为8×10³N/C，方向垂直细线向上．．
点评：本题是电场中的力平衡问题，要转换观念，当作力学问题去处理．难点是运用几何知识，采用作图法确定电场力的最小值．