题目内容

如图所示,带正电小球质量m=1×10-2kg,带电量q=1×10-6C,置于光滑绝缘水平面上的A点.空间有斜向上的匀强电场,将小球由静止释放,小球沿水平面做匀加速直线运动,且小球对地面的压力恰好为零,小球到达B点时的速度vB=1.5m/s,A点与B点的距离为s=0.15m.求:
(1)小球所受合力的大小;
(2)小球所受电场力的大小;
(3)电场场强的大小.
分析:(1)小球沿水平面做匀加速直线运动,从A到B,已知初速度零,末速度为vB=1.5m/s,位移为s=0.15m,根据运动学速度位移关系公式求得加速度,再根据牛顿第二定律求解合力的大小;
(2)分析小球的受力情况,作出力的合成图,即可求出电场力;
(3)由E=
F
q
求电场场强的大小.
解答:解:
(1)由题,小球沿水平面做匀加速直线运动,从A到B过程,加速度为 a=
V
2
t
-
V
2
0
2S
=
1.52-0
2×0.15
m/s2=7.5m/s2

根据牛顿第二定律得:合力的大小为  F=ma=1×10-2×7.5N=7.5×10-2N
(2)小球对地面的压力恰好为零,则地面对小球的支持力也为零,则小球电场力和重力两个力,作出两个力的合力,如图,则得电场力的大小为  F=
F
2
+(mg)2
=
0.0752+0.12
N=0.125N

(3)电场强度大小为 E=
F
q
=
0.125
10-6
N/C=1.25×105N/C

答:
(1)小球所受合力的大小是7.5×10-2N/C;
(2)小球所受电场力的大小是0.125N;
(3)电场场强的大小是1.25×105N/C.
点评:本题是简单的动力学问题,加速度是桥梁,运用牛顿第二定律和运动学公式结合进行处理.
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