Question

4．用一條長為1米的絕緣輕繩懸掛一個帶電小球，小球質(zhì)量為1.0×10^-2kg，所帶電荷量為+2.0×10^-8C，現(xiàn)加一水平向右的勻強(qiáng)電場，平衡時絕緣繩與鉛垂錢成30°夾角．求：
（1）這個勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度．
（2）若取虛線位置的電勢為零，求小球在勻強(qiáng)電場中的電勢能大�。�

Answer 1

分析 （1）小球受重力、拉力、電場力三個力處于平衡狀態(tài)，根據(jù)受力圖，利用合成法求出電場力的大小，再根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式求電場強(qiáng)度．
（2）根據(jù)U=Ed求出小球與虛線之間的電勢差，由E_P=qU即可求出小球在勻強(qiáng)電場中的電勢能大�。�

解答 解：（1）小球的受力如圖，

根據(jù)共點(diǎn)力平衡有：mgtanθ=qE
$E=\frac{mgtanθ}{q}=\frac{\sqrt{3}}{6}×{10}^{7}N/C$
（2）小球與虛線之間的電勢差：U=-Ed=-Elsinθ
小球的電勢能：E_P=q•U=-qElsinθ
代入數(shù)據(jù)得：E_P=-$\frac{{\sqrt{3}}}{60}$J 
答：（1）這個勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度是$\frac{\sqrt{3}}{6}×1{0}^{7}$N/C．
（2）若取虛線位置的電勢為零，小球在勻強(qiáng)電場中的電勢能大小是-$\frac{{\sqrt{3}}}{60}$J．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵進(jìn)行正確的受力分析，然后根據(jù)共點(diǎn)力平衡求出未知力．以及掌握電場強(qiáng)度的定義式E=$\frac{F}{q}$．