Question

如图所示，一质量为m=2.0×10^-2kg、带电荷量为q=10×10^-6C的小球，用长为10cm绝缘细线悬挂在水平向右的云强电场中，假设电场区域足够大，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．

（1）判断小球带何种电荷．

（2）求电场强度E的大小．

（3）撤去电场后，求小球运动到最低点时，对细绳的拉力。

Answer

（1）小球带负电 （2） （3）0.4N

【解析】试题分析：根据已知条件对小球受力分析，可知小球电场力方向水平向左，电场强度水平向右，小球带负电；小球带负电对小球受力分析，根据平衡条件可得小球受到的电场力方向向左并可求出电场强度的值；根据动能定理求出小球运动到最低点时的速度，在根据牛顿第二定律求出对细绳的拉力。

（1）根据已知条件对小球受力分析，可知小球电场力方向水平向左，电场强度水平向右，所以：小球带负电

（2）对小球，由平衡条件得：qE=mgtan60°，带入数据解得： 。

（3）撤去电场后，设小球从静止位置运动到最低点时速度为v，由动能定理有：

小球运动到最低点时，受到绳子拉力为T，由牛顿第二定律可得：

联立以上代入数据可解得：

根据牛顿第三定律可知：小球对细绳拉力大小，方向竖直向下。