Question

13．如圖所示，一質(zhì)量為m=1.0×10^-2kg，帶電量為q=1.0×10^-6C的小球，用絕緣細(xì)線懸掛在水平向右的勻強電場中，假設(shè)電場足夠大，靜止時懸線向左與豎直方向成37°角．小球在運動過程電量保持不變，重力加速度g取10m/s²．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）求電場強度E．
（2）若在某時刻將細(xì)線突然剪斷，求經(jīng)過2s時小球的速度大小v及方向．

Answer 1

分析 首先對小球受力分析，根據(jù)平衡條件可得小球受到的電場力方向向左并可求出電場強度的值；剪斷細(xì)線后，由于小球受到的重力與電場力都為恒力，所以小球?qū)⒆龀跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本�運動，根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式即可求解

解答 解：（1）對小球受力分析，受到向下的重力、沿繩子方向的拉力和水平向左的電場力，可見小球應(yīng)帶負(fù)電，
由于小球靜止，所以由平衡條件可得：qE=mgtanθ，
代入數(shù)據(jù)解之得：E=7.5×10⁴N/C．
（2）剪斷細(xì)線后，小球只受重力和電場力，所以兩力的合力沿著繩的方向，小球做初速度為零的勻加速直線運動，
此時小球受到的合力F=$\frac{mg}{cosθ}$…①
由牛頓第二定律F=ma可得a=$\frac{g}{cosθ}$…②
又由運動學(xué)公式v=at…③
聯(lián)立①②③帶入數(shù)據(jù)解得：v=25m/s，方向與豎直方向夾角為37°斜向下．
答：（1）小球帶負(fù)電，電場強度E為7.5×10⁴N/C．
（2）細(xì)線剪斷后2s時小球的速度為25m/s，方向與豎直方向夾角為37°，斜向左下方

點評 解決動力學(xué)問題的關(guān)鍵是正確受力分析和運動過程分析，小球受到的合力恒定，剪短后做初速度為零的勻加速運動