Question

13．如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球，用絕緣細(xì)線懸掛在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，靜止時(shí)懸線向左與豎直方向成θ角，重力加速度為g．
（1）求電場(chǎng)強(qiáng)度E
（2）若在某時(shí)刻將細(xì)線突然剪斷，求：經(jīng)過(guò)t時(shí)間小球的速度v．

Answer 1

分析 （1）小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，分析受力，作出力圖，根據(jù)電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向的關(guān)系判斷電性．根據(jù)平衡條件和電場(chǎng)力公式求解場(chǎng)強(qiáng)．
（2）將細(xì)線突然剪斷小球?qū)⒀丶?xì)線方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律和速度公式結(jié)合求解v．

解答 解：（1）小球受力如圖，由于電場(chǎng)力F與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，說(shuō)明小球帶負(fù)電．
小球的電場(chǎng)力為：F=qE；
受力分析如圖所示；由平衡條件得：Eq=mgtanθ
解得：E=$\frac{mgtanθ}{q}$
（2）剪斷細(xì)線后小球做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)1s時(shí)小球的速度為v．小球所受合外力為：F_合=$\frac{mg}{cosθ}$，
根據(jù)牛頓第二定律得，加速度為：a=$\frac{g}{cosθ}$，
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：v=at=$\frac{gt}{cosθ}$，
答：（1）小電場(chǎng)強(qiáng)度為$\frac{mgtanθ}{q}$
（2）經(jīng)過(guò)0.5s時(shí)小球的速度v為$\frac{gt}{cosθ}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析，對(duì)于涉及物體運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，兩大分析：受力情況分析和運(yùn)動(dòng)情況分析是基礎(chǔ)，要培養(yǎng)這方面的基本功．