Question

如图，一质量为m=1.0×10-2kg、带电荷量大小为q=1.0×10-6C的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场

如图，一质量为m=1.0×10-2kg、带电荷量大小为q=1.0×10-6C的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向成60°角．小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度取g=10m/s2．（结果保留两位有效数字）．（1）求电场强度E的大小．（2）若在某时刻将细线突然剪断，求经过1s小球的速度v．

Answer 1

（1）对小球受力分析，受重力、电场力和拉力，如图所示：

小球所受的静电力：F=qE；
由平衡条件得：F=mgtan θ；
联立解得电场强度：
E=1.7×10⁵ N/C．
（2）剪断细线后小球做初速度为0的匀加速直线运动，经过1s小球的速度为v．
小球所受合力：F_合=

mg

cosθ

由牛顿第二定律有：F_合=ma
由运动学公式：v=at
解得小球的速度：v=20m/s
速度方向为与竖直方向夹角为60°斜向左下方．
答：（1）电场强度E的大小为1.7×10⁵ N/C．（2）经过1s小球的速度v为20m/s，方向与竖直方向夹角为60°斜向左下方．