Question

如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、电荷量为q的小球．现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点，此时细线与竖直方向成37°角．重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）判断小球的带电性质；
（2）求该匀强电场的电场强度E的大小；
（3）若将小球向左拉起至与O点处于同一水平高度且细绳刚好张紧，将小球由静止释放，求小球运动到最低点时的速度大小．

Answer 1

分析：根据小球受力与所处于的位置可确定电场力的方向，再依据小球受力平衡条件，利用力的合成与分解可求出电场力的大小，从而算出电场强度．根据动能定理求出小球经过最低点的速度．

解答：解：（1）由图可知，小球受到的电场力方向向左，电场方向向右，所以小球带负电．
（2）小球受三个力作用处于平衡状态，有tan37°=

mg

qE

   可得：E=

3mg

4q

．    
（3）小球从水平位置到竖直方向的过程中重力和电场力做功，根据动能定理得  mgL-qEL=

1

2

mv2
联立解得    v=

gl 2

答：（1）小球带负电
（2）匀强电场电场强度的大小为：

3mg

4q

（3）小球经过A点时的速度为v=

gl 2

点评：对小球进行受力分析与运动分析，再运用三力平衡条件来进行力的处理，根据动能定理求出小球经过最低点的速度．．