Question

6．如图所示，一质量为m=1.0×10^-2kg，带电量q=1.0×10^-6C的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向成θ=60°角．现突然将该电场方向变为竖直向上且大小不变，不考虑因电场的改变而带来的其他影响，小球在运动过程电量保持不变，重力加速度g=10m/s²，结果保留2位有效数字．
（1）判断小球带何种电荷，并求电场强度E；
（2）求小球经过最低点时丝线的拉力．

Answer 1

分析 （1）小球处于静止状态，分析受力，作出力图，根据电场力与场强方向的关系判断电性．根据平衡条件和电场力公式求解场强．
（2）由动能定理求的到达最低点的速度，由牛顿第二定律求的拉力

解答 解：（1）小球受力如图，由于电场力F与场强方向相反，说明小球带负电．
小球的电场力F=qE
由平衡条件得：F=mgtanθ
解得电场强度为：E=1.7×10⁵ N/C
（2）场方向变为竖直向上且大小不变后，由动能定理可知
（mg+qE）h=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
有几何关系可知h=l-lcos60°
由牛顿第二定律的F-（mg+qE）=$\frac{m{v}^{2}}{l}$
联立解得F=0.55N
答：（1）小球带负电，电场强度E为1.7×10⁵ N/C
（2）求小球经过最低点时丝线的拉力为0.55N．

点评 对于涉及物体运动的问题，受力情况分析和运动分析，利用动能定理和共点力平衡即可求得