Question

如圖所示，一質(zhì)量為m=1.0×10^-2kg，帶電量為q=1.0×10^-6C的小球，用絕緣細(xì)線懸掛在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，設(shè)電場(chǎng)足夠大，靜止時(shí)懸線向左與豎直方向成60°角．小球在運(yùn)動(dòng)過程電量保持不變，重力加速度g=10m/s²．結(jié)果保留2位有效數(shù)字
（1）畫出小球受力圖并判斷小球帶何種電荷．
（2）求電場(chǎng)強(qiáng)度E．
（3）若在某時(shí)刻將細(xì)線突然剪斷，求經(jīng)過1s時(shí)小球的速度v．

Answer 1

分析：（1）小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，分析受力，作出力圖，根據(jù)電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向的關(guān)系判斷電性．
（2）根據(jù)平衡條件和電場(chǎng)力公式求解場(chǎng)強(qiáng)．
（3）將細(xì)線突然剪斷小球?qū)⒀丶?xì)線方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律和速度公式結(jié)合求解v．

解答：解：（1）小球受力如圖，由于電場(chǎng)力F與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，說明小球帶負(fù)電．
（2）小球的電場(chǎng)力F=qE
由平衡條件得：F=mgtanθ
解得電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.7×10⁵ N/C
（3）剪斷細(xì)線后小球做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過1s時(shí)小球的速度為v．
小球所受合外力F_合=

mg

cosθ

由牛頓第二定律有F_合=ma
又運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=at
解得小球的速度v=20m/s                
速度方向?yàn)榕c豎直方向夾角為60°斜向下．
答：
（1）小球受力圖如圖所示．小球帶負(fù)電荷．
（2）電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.7×10⁵ N/C．
（3）若在某時(shí)刻將細(xì)線突然剪斷，經(jīng)過1s時(shí)小球的速度v=20m/s．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于涉及物體運(yùn)動(dòng)的問題，兩大分析：受力情況分析和運(yùn)動(dòng)情況分析是基礎(chǔ)，要培養(yǎng)這方面的基本功．