Question

5．如图所示，一带负电小球质量m=0.4kg，用长度L=1m绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线与竖直方向成θ角，且θ=37°，已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，重力加速度g取10m/s²．
（1）求小球所受的电场力的大小F．
（2）若仅将电场强度大小突然减小为原来的$\frac{1}{3}$，求小球摆到最低点时的速度大小．

Answer 1

分析 （1）受力分析，由物体的平衡条件，列式求解
（2）根据动能定理对运动过程列式求解．

解答 解：（1）小球静止时，根据平衡条件可得：
F=mgtanθ=0.4×10×tan37°=3N
（2）根据动能定理可得：
$mgL（1-cosθ）-\frac{1}{3}FLsinθ=\frac{1}{2}m{v}^{2}$
$0.4×10×1×（1-cos37°）-\frac{1}{3}×3×1×sin37°=\frac{1}{2}×0.4{v}^{2}$
解得：v=1m/s
答：（1）小球所受的电场力的大小为3N．
（2）小球摆到最低点时的速度大小为1m/s．

点评 考查物体的平衡和动能定理．注意受力分析，用动能定理解题，注意每个力的做功情况．