Question

18．一个质量为m，带电量为-q的半径极小的小球用绝缘丝线悬挂在某个水平匀强电场中（电场线与水平面平行）当小球静止时，测得选线玉树直线夹角为30°，由此可知，
（1）该匀强电场场强方向向哪边？
（2）电场强度的大小为多大？
（3）若将小球的带电量减半后再利用上述方法，测量出的场强大小和原来场强大小相比将如何变．

Answer 1

分析 小球受重力、电场力、拉力．根据电场力的方向确定电场强度的方向，根据共点力平衡求出电场力的大小．再根据E=$\frac{F}{q}$求出电场强度的大小，将小球的带电量减半后再利用上述方法，测量出的场强大小不变．

解答 解：（1）小球在电场中受重力、电场力、拉力三个力处于平衡状态，则电场力方向水平向左，由于小球带负电，则电场强度方向水平向右，
（2）小球合力为零，则由平衡条件可得：
电场力大小F=mgtan30°=$\frac{\sqrt{3}}{3}mg$，
则电场强度E=$\frac{F}{q}=\frac{\sqrt{3}mg}{3q}$，
（3）电场强度与试探电荷无关，故将小球的带电量减半后再利用上述方法，测量出的场强大小不变．
答：（1）该匀强电场场强方向水平向右；
（2）电场强度的大小为$\frac{\sqrt{3}mg}{3q}$；
（3）若将小球的带电量减半后再利用上述方法，测量出的场强大小和原来场强大小相比不变．

点评 解决本题的关键知道电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反．以及会正确进行受力分析，利用共点力平衡求解力．