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)
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(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
×107
N/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
×107
N/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.
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