Question

2．如图所示，质量为m=1kg的小球，带电量为q=9×10^-2C，用绝缘细线悬挂于竖直向下的匀强电场中，场强E=100V/m．小球处于静止状态，距地面高h=2m，已知g=10m/s²．
求：
（1）小球静止时所受细线的拉力大小；
（2）将细线剪断后，小球经多长时间落地；
（3）小球落地前瞬间的动能是多少．

Answer 1

分析 （1）小球处于平衡状态，受力平衡，对小球受力分析（2）由牛顿运动定律及运动学即可求解（3）有动能定理求解．

解答 解：（1）对小球受力分析，得   F=mg+qE=19N  
（2）细线剪断后，由牛顿第二定律，得
mg+qE=ma 
a=$\frac{mg+qE}{m}$=19m/s² 
h=$\frac{1}{2}$at²  
t=$\sqrt{\frac{2h}{a}}$=$\frac{2\sqrt{19}}{19}$s  
（3）由动能定理
mgh+qEh=E_k
E_k=38J  
答：：（1）小球静止时所受细线的拉力大小19N；
（2）将细线剪断后，小球经$\frac{2\sqrt{19}}{19}$s时间落地；
（3）小球落地前瞬间的动能是38J

点评 本题的关键是正确对小球进行受力分析，根据平衡条件列式求解，难度不大，属于基础题