Question

5．如圖所示，質(zhì)量m=2.0×10^-3kg的帶電小球用絕緣輕細(xì)線豎直地懸于電場(chǎng)中，當(dāng)小球帶電量q₁=1.0×10^-4C時(shí)，懸線中的張力T₁=1.5×10^-2N，則小球所在處的場(chǎng)強(qiáng)多大？方向如何？當(dāng)小球帶電量q₂=-1.0×10^-4C時(shí)，懸線中的張力T₂多大？（取g=10m/s²）

Answer 1

分析 先據(jù)重力和線的張力判斷電場(chǎng)力的大小和方向，由平衡條件和場(chǎng)強(qiáng)公式求出場(chǎng)強(qiáng)；再利用F=Eq求出電場(chǎng)力，利用三力的平衡求出懸線的張力．

解答 解：小球的重力 G=mg=2.0×10^-3×10N=2.0×10^-2N＞T₁=1.5×10^-2N
 根據(jù)懸線的張力和平衡關(guān)系知電場(chǎng)力的方向應(yīng)豎直向上，所以有 F+T₁=G 
所以F=G-T₁=5×10^-3N 
小球所在處的場(chǎng)強(qiáng) E=$\frac{F}{{q}_{1}}$=$\frac{5×1{0}^{-3}}{1{0}^{-4}}$=50N/C，方向豎直向上
電量為q₂=-1.0×10^-4C時(shí)，電場(chǎng)力 F₂=Eq₂=50×10^-4=5×10^-3N  方向向下，
此時(shí)繩子的張力為T₂=G+F₁=（2+0.5）×10^-2N=2.5×10^-2N
答：小球所在處的場(chǎng)強(qiáng)大小為50N/C，方向豎直向上．當(dāng)小球帶電量q₂=-1.0×10^-4C時(shí)，懸線中的張力T₂為2.5×10^-2N．

點(diǎn)評(píng) 明確三力平衡的關(guān)系和場(chǎng)強(qiáng)的求法，再利用F=Eq求電場(chǎng)力是解題的關(guān)鍵．要知道場(chǎng)強(qiáng)與正電荷的電場(chǎng)力方向相同，與負(fù)電荷的電場(chǎng)力方向相反．