Question

如图所示，一质量为m=1.0×10^-2kg，带电量为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，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/s²．结果保留2位有效数字
（1）画出小球受力图并判断小球带何种电荷．
（2）求电场强度E．
（3）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）小球处于静止状态，分析受力，作出力图，根据电场力与场强方向的关系判断电性．
（2）根据平衡条件和电场力公式求解场强．
（3）将细线突然剪断小球将沿细线方向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律和速度公式结合求解v．
【解析】
（1）小球受力如图，由于电场力F与场强方向相反，说明小球带负电．
（2）小球的电场力F=qE
由平衡条件得：F=mgtanθ
解得电场强度E=1.7×105 N/C
（3）剪断细线后小球做初速度为0的匀加速直线运动，经过1s时小球的速度为v．
小球所受合外力F合=
由牛顿第二定律有F合=ma
又运动学公式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°斜向下．
答：
（1）小球受力图如图所示．小球带负电荷．
（2）电场强度E=1.7×105 N/C．
（3）若在某时刻将细线突然剪断，经过1s时小球的速度v=20m/s．