Question

5．如图所示，用一条绝缘轻绳OA悬挂一个带电小球，小球质量为2.0×10^-2kg，所带电荷量的数值为1.0×10^-5C．现加一水平向右足够强大的均强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向成37°角，绳长L=0.2m，sin37°=0.6，g=10m/s²．则均强电场的电场强度大小为1.5×10⁴V/m；若剪断轻绳后，小球将做匀加速直线运动，加速度大小为12.5m/s²．

Answer 1

分析 小球受重力、拉力、电场力三个力处于平衡状态，根据平衡确定电场力的方向，再根据电场方向判定小球带何种电荷；画出小球受力图；由平衡条件求得电场力的大小，根据电场强度的定义式求电场强度．

解答 解：对小球进行受力分析如下图

可得：qE=mgtan37°
所以：E=$\frac{mgtan37°}{q}$=$\frac{2×1{0}^{-2}×10×0.75}{1×1{0}^{-5}}$N/C=1.5×10⁴N/C=1.5×10⁴V/m
若将绳子剪断，小球受到的合力将保持不变，小球将作初速度为零的匀加速直线运动．根据牛顿第二定律，则有：
a=$\frac{\frac{mg}{cos37°}}{m}$=12.5m/s²；
故答案为：1.5×10⁴，匀加速直线，12.5．

点评 解决本题的关键进行正确的受力分析，然后根据共点力平衡求出未知力．以及掌握电场强度的定义式．