Question

如圖所示，一個質(zhì)量為m=0.03kg，帶電量為q=-1.0×10^-8C的帶電小球，用絕緣細(xì)線懸掛在某水平方向的勻強電場中，圖中實線為電場線．當(dāng)小球靜止時，測得懸線與豎直方向成30°角．
（1）在圖上標(biāo)出場強的方向；
（2）該電場的場強大小為多少？
（3）若改變所加電場的方向，并使小球在圖中位置仍保持平衡，所加電場的電場強度最小為多大？方向如何？
（4）若已知場強方向水平向左，若將該小球由豎直位置的最低點靜止釋放，小球運動過程中細(xì)線與豎直方向的最大偏角θ為37°，則場強大小又為多大？
（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）

Answer 1

（1）小球靜止在電場中，受到重力、線的拉力和電場力而平衡，所以小球受電場力方向水平向右，而小球帶負(fù)電，所以電場強度方向水平向左，如圖所示：
（2）根據(jù)平衡條件得
tan30°=

qE

mg

解得：E=

3

×107N/C
（3）根據(jù)三角形定則得到，當(dāng)電場力與線的方向垂直向上時，電場力最小，電場強度最小．由平衡條件得 mgsinθ=qEm
Em=1.5×10⁷N/C，方向與線的方向垂直向下
（4）整個運動過程中根據(jù)動能定理得：
Eqlsin37°-mgl（1-cos37°）=0-0
解得：E=1×10⁷N/C
答：（1）如圖所示；
（2）該電場的場強大小為

3

×107N/C；
（3）若改變所加電場的方向，并使小球在圖中位置仍保持平衡，所加電場的電場強度最小為1.5×10⁷N/C，方向與線的方向垂直向下；
（4）若已知場強方向水平向左，若將該小球由豎直位置的最低點靜止釋放，小球運動過程中細(xì)線與豎直方向的最大偏角θ為37°，則場強大小為1×10⁷N/C．