Question

6．如圖所示，一質(zhì)量為m=1.0×10^-2kg，帶電量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)電場中，假設(shè)電場足夠大，靜止時(shí)懸線向左與豎直方向成θ=60°角．現(xiàn)突然將該電場方向變?yōu)樨Q直向上且大小不變，不考慮因電場的改變而帶來的其他影響，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）判斷小球帶何種電荷，并求電場強(qiáng)度E；
（2）求小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)絲線的拉力．

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)電場力與場強(qiáng)方向的關(guān)系判斷電性．根據(jù)平衡條件和電場力公式求解場強(qiáng)．
（2）由動(dòng)能定理求的到達(dá)最低點(diǎn)的速度，由牛頓第二定律求的拉力

解答 解：（1）小球受力如圖，由于電場力F與場強(qiáng)方向相反，說明小球帶負(fù)電．
小球的電場力F=qE
由平衡條件得：F=mgtanθ
解得電場強(qiáng)度為：E=1.7×10⁵ N/C
（2）場方向變?yōu)樨Q直向上且大小不變后，由動(dòng)能定理可知
（mg+qE）h=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
有幾何關(guān)系可知h=l-lcos60°
由牛頓第二定律的F-（mg+qE）=$\frac{m{v}^{2}}{l}$
聯(lián)立解得F=0.55N
答：（1）小球帶負(fù)電，電場強(qiáng)度E為1.7×10⁵ N/C
（2）求小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)絲線的拉力為0.55N．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于涉及物體運(yùn)動(dòng)的問題，受力情況分析和運(yùn)動(dòng)分析，利用動(dòng)能定理和共點(diǎn)力平衡即可求得