Question

高一物理题求解（静电场）

用一根长为L的丝线吊着一质量为m，电荷量为q的小球，静止在水平向右的匀强电场中，如图所示，丝线与竖直方向成37°角。现突然将该电场的方向变为向下但大小不变，忽略其他因素的影响。
（1）匀强电场的电场强度的大小
（2）小球经过最低点时丝线的拉力

Answer 1

解析：(1)小球静止在电场中的受力如图所示：
显然小球带正电，由平衡条件得：
mgtan 37°＝Eq①
故E＝3mg4q②

(2)电场方向变成向下后，小球开始摆动做圆周运动，重力、电场力对小球做正功．由动能定理：
(mg＋qE)l(1－cos 37°)＝12mv2③
由圆周运动知识，在最低点时，
F向＝FT－(mg＋qE)＝mv2l④
联立以上各式，解得：FT＝4920mg⑤

答案：(1)3mg4q　(2)4920mg
不懂追问

Answer 2

要求电场强度就要求电场力的大小，就要对图示状态的小球进行受力分析。小球受到竖直向下的重力，水平向右的电场力（只能水平向右），斜向左上方的绳子拉力。将拉力沿竖直方向和水平方向分解。因为小球受力平衡，所以可得：拉力*cos37=G，拉力*sin37=电场力。即可求出电场力大小，进而求出电场强度。当电场方向变化后，小球下落到最低点的过程是一个圆周运动，要求绳子拉力，就要知道小球在最低点时的速度。根据能量守恒，在这个过程中电场力和重力做了正功，所以电势能和重力势能转化为动能。由能量守恒可以求出获得的动能，再由动能定理可求出最低点的速度。再由向心力公式即可求出绳子的拉力。

Answer 3

第一问：对小球进行受力分析，一个竖直向下的重力，一个水平向右的电场力，一个沿绳向上的拉力。三个力合力为零。可以得出：F电=G*tan37。又因为F电=Eq，所以G*tan37=Eq，就能求出E了
第二问：从上问可知物理带正电。电场方向变化，用动能定理。从该点到最低点W合=Ek2-Ek1
Ek1=0,重力,电场力均做功，mg*（L-L*cos37）+Eq*（L-L*cos37）=1/2mv(2)。【（2）的意思是二次方】，可以求出v(2)，然后利用圆周运动最低点，合力充当向心力，T-F电-G=mv(2)/L,即可求出T