Question

20．图示区域存在竖直方向的匀强电场，但方向未知，质量m=2.0×10^-3kg的带正电小球用绝缘轻细线竖直地悬于该电场中，当小球带电荷量q=1.0×10^-4C时，悬线中的张力T=1.5×10^-2N，g取10m/s²，则：
（1）小球受到的静电力大小是多少？
（2）匀强电场的电场强度为多大？方向如何？

Answer 1

分析 （1）小球受重力、拉力和静电力处于平衡，根据共点力平衡求出小球受到的静电力．
（2）根据电场强度的定义式求出匀强电场的电场强度，结合电场力的方向得出电场强度的方向．

解答 解：（1）带电小球受到重力、绳的拉力、静电力三个力的作用，其中：mg=2×10^-2N，T=1.5×10^-2 N
因为三个力处于平衡，则有：F+T=mg
所以小球受到的静电力为：F=mg-T=2×10^-2-1.5×10^-2N=5×10^-3N，方向竖直向上．
（2）根据E=$\frac{F}{q}$知：E=$\frac{5×1{0}^{-3}}{1×1{0}^{-4}}$=50N/C．
因为小球带正电，所以匀强电场的方向竖直向上．
答：（1）小球受到的静电力为5×10^-3N，方向竖直向上．
（2）匀强电场的电场强度为50N/C，方向竖直向上．

点评 本题考查了共点力平衡的基本运用，掌握电场强度的定义式，知道电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反．