用一根轻质绝缘细线悬挂一个质量为m、带电量为q的带正电的小球,如图所示.空间有竖直向上的匀强电场,细线在静止时的拉力为13mg,求:电场强度的大小为多大?若电场强度大小不变,方向改为水平向右,求:当悬线静止时细线的拉力为多大?
问题描述:
用一根轻质绝缘细线悬挂一个质量为m、带电量为q的带正电的小球,如图所示.空间有竖直向上的匀强电场,细线在静止时的拉力为
mg,求:电场强度的大小为多大?若电场强度大小不变,方向改为水平向右,求:当悬线静止时细线的拉力为多大?1 3
答
小球受重力、电场力和拉力,根据平衡条件,电场力为:
F=mg-T=mg-
mg=1 3
mg2 3
故电场强度为:E=
=F q
2mg 3q
当电场改为水平,小球受力如图:
根据平衡条件,细线拉力:
T′=
=
F2+(mg)2
=
(
mg)2+(mg)2
2 3
1 3
mg
13
答:当悬线静止时细线的拉力为
1 3
mg.
13
答案解析:电场竖直向上时,对小球受力分析后求解电场力和电场强度;电场水平后,对小球重新受力分析,根据平衡条件并结合合成法求解细线的拉力.
考试点:匀强电场中电势差和电场强度的关系;牛顿第二定律.
知识点:本题关键是明确小球的受力情况,然后根据平衡条件并运用图析法列式求解.