Question

8．如圖所示，一質(zhì)量m=12g，帶電荷量q=3.0×10^-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，靜止時(shí)懸線向左與豎直方向成θ=37°角．
（1）判斷小球帶何種電荷；   
（2）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；
（3）若將細(xì)線剪斷，經(jīng)過1s小球的速度是多大？（還在電場(chǎng)中，小球未落地）

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)力為：F=qE
由平衡條件得：F=mgtanθ
解得電場(chǎng)強(qiáng)度為：E=$\frac{mgtanθ}{q}$=3×10⁴ 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．
小球所受合外力為：F_合=$\frac{mg}{cosθ}$
由牛頓第二定律有：F_合=ma
又運(yùn)動(dòng)學(xué)公式為：v=at
解得小球的速度為：v=12.5m/s                
速度方向?yàn)榕c豎直方向夾角為37°斜向下．
答：（1）小球帶負(fù)電荷．
（2）電場(chǎng)強(qiáng)度為3×10⁴ N/C．
（3）若在某時(shí)刻將細(xì)線突然剪斷，經(jīng)過1s時(shí)小球的速度為12.5m/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．