竖直放置的平行金属板A、B带有等量异种电荷,在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=4.0×10-5kg,带电量q=3.0×10-7C的小球,平衡时悬线偏离竖直方向,夹角为α=37°,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2如图所示.求(1)A、B之间的电场是什么电场?场强的大小多少,方向怎样?(2)若剪断细线,小球在到达金属板之前将怎样运动?加速度为多大?
问题描述:
竖直放置的平行金属板A、B带有等量异种电荷,在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=4.0×10-5kg,带电量q=3.0×10-7C的小球,平衡时悬线偏离竖直方向,夹角为α=37°,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2如图所示.
求
(1)A、B之间的电场是什么电场?场强的大小多少,方向怎样?
(2)若剪断细线,小球在到达金属板之前将怎样运动?加速度为多大?
答
知识点:本题是带电体在电场中平衡问题,分析受力情况是解题的关键,并能根据受力情况判断此后小球的运动情况.
(1)小球受到重力mg、电场力F和绳的拉力T的作用,由共点力平衡条件有:
F=qE=mgtanα
解得:E=
=mgtanα q
=1.0×103N/C; 4×10−5×10×0.75 3×10−7
匀强电场的电场强度的方向与电场力的方向相同,即水平向右;
(2)剪断细线后,小球做偏离竖直方向,夹角为37°匀加速直线运动,
设其加速度为a,
由牛顿第二定律有:
=ma mg cosθ
解得:a=
=12.5m/s2 g cosθ
答:(1)匀强电场,场强的大小1.0×103N/C,方向水平向右;
(2)细线剪断后,小球做偏离竖直方向,夹角为37°匀加速直线运动,
小球运动的加速度大小为12.5m/s2;
答案解析:(1)小球处于静止状态,分析受力,根据受力平衡方程,即可求解电场强度的大小,并由极板的电性可确定电场强度的方向.
(2)将细线突然剪断小球将沿细线方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律列式求解加速度;
考试点:库仑定律;共点力平衡的条件及其应用.
知识点:本题是带电体在电场中平衡问题,分析受力情况是解题的关键,并能根据受力情况判断此后小球的运动情况.