Question

如图所示，一质量为m=1.0×10 -2 kg，带电量q=1.0×10 -6 C的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场

如图所示，一质量为m=1.0×10 -2 kg，带电量q=1.0×10 -6 C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，小球在运动过程电量保持不变，重力加速度g=10m/s 2 ，结果保留2位有效数字．（1）判断小球带何种电荷，并求电场强度E；（2）若在某时刻将细线突然剪断，求经过1s时小球的速度v．

Answer 1

（1）对小球受力分析，受到向下的重力、沿绳子方向的拉力和水平向左的电场力，可见小球应带负电，由平衡条件可得：qE=mgtanθ，解得：E=1.7× 10 3  N/C． （2）剪断细线后小球做初速度为零的匀加速直线运动，此时小球受到的合力F= mg cosθ …① 由牛顿第二定律F=ma可得a= g cosθ …② 又由运动学公式v=at…③ 联立以上各式解得：v=20m/s，方向与竖直方向夹角为60°斜向下． 答：（1）小球带负电，电场强度E为1.7 ×10 3  N/C （2）细线剪断后1s时小球的速度为20m/s，方向与竖直方向夹角为60°斜向下．