Question

1．如图所示，质量m=2.0×10^-2kg的带电小球用绝缘细线竖直地悬挂于电场中，当小球的带电量为q₁=+1.0×10^-4C时，悬线中的张力为T₁=1.5×10^-1N，g=10m/s²求：
（1）判断小球所受的电场力方向（只写出结论）
（2）小球所在处的场强为多大？
（3）当小球的带电量为q₂=-1.0×10^-4C时，悬线中的张力T₂为多大？

Answer 1

分析 （1）、（2）先据重力和线的张力判断电场力的大小和方向；据此求出场强；
（3）再利用F=Eq求出电场力，利用三力的平衡求出悬线的张力．

解答 解：（1）小球的重力 G=mg=2.0×10^-2×10=2.0×10^-1N
而悬线中的张力为T₁=1.5×10^-1N＜G，所以电场力的方向向上．
（2）由F+T₁=G得
得电场力 F=G-T₁=5×10^-2N                     
小球处的场强E=$\frac{F}{q_1}=\frac{{5×{{10}^{-2}}}}{{1.0×{{10}^{-4}}}}=500N/C$
（3）当q₂=-1.0×10^-4C时，电场力 F′=q₂E=5×10^-2N，方向向下
此时绳中张力为 T₂=G+F′=2.5×10^-1N                 
答：
（1）小球所受的电场力方向向上．
（2）小球所在处的场强为500N/C．
（3）当小球的带电量为q₂=-1.0×10^-4C时，悬线中的张力T₂为2.5×10^-1N．

点评 明确三力平衡的关系和场强的求法，再利用F=Eq求电场力是解题的关键．