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12.如图所示,一带电量为-q、质量为m小球用绝缘细线悬挂于O点,并置于水平方向的匀强电场中,静止时细线与竖直方向的夹角为θ,则该匀强电场的大小为$\frac{mgtanθ}{q}$,方向水平向右.

分析 以小球为研究对象,分析受力,作出力图,根据平衡条件求解电场力F;根据F=qE解出E.

解答 解:小球受力如图所示,根据平衡条件可知:电场力qE与重力mg的合力与细线的拉力T等值、方向反向,则力的合成图得知:

F=qE=mgtanθ=mgtanθ
解得:E=$\frac{mgtanθ}{q}$,
小球带负电,电场力方向水平向左,所以电场强度方向水平向右.
故答案为:$\frac{mgtanθ}{q}$,水平向右

点评 本题是带电体在电场中平衡问题,当作力学问题去处理,关键是分析电场力大小和方向.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

1.一旅客列车从鸡西开往哈尔滨,下列叙述中,指时间的是(  )
A.火车在早上6点10分出发
B.列车共运行了9小时
C.列车在9点45分到达中途的牡丹江站
D.列车在牡丹江站9点59分开车

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

3.如图所示,相距为d的边界水平的匀强磁场,磁感应强度垂直纸面向里、大小为B.质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线圈M,将线圈在磁场上方高h处由静止释放,已知cd边刚进入磁场时和cd边刚离开磁场时速度相等,不计空气阻力,则(  )
A.若L=d,则线圈穿过磁场的整个过程用时为2$\sqrt{\frac{2}{gh}d}$
B.在线圈穿过磁场的整个过程中,克服安培力做功为mgd
C.若L<d,则线圈穿过磁场的整个过程中最小速度可能为$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$
D.若L<d,则线圈穿过磁场的整个过程中最小速度可能为$\sqrt{2g(h+L-d)}$

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

20.如图所示,两条互相平行间距L=1m,且足够长的光滑金属导轨位于水平面内,导轨的一段接有电阻R=0.6Ω,在x≥0区域有一垂直水平面向下的匀强磁场,磁感应轻度B=0.2T,一质量m=0.4kg,电阻r=0.4Ω的金属棒垂直导轨,以v0=10m/s的初速度进入磁场,金属棒在水平拉力F的作用下作持续的匀变速直线运动,加速度大小a=2m/s2、方向与初速度方向相反,棒与导轨接触良好,其余电阻均不计.求:
(1)金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中通过电阻R的电量q.
(2)电流为最大值的一半时拉力F的大小.
(3)金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中,电阻R产生的热量为4J,该过程中拉力F所做的功W.

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7.如图xoy平面为光滑水平面,现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下,沿正x轴方向以速度v做匀速直线运动,空间存在竖直方向的磁场,磁感应强度B=B0cos$\frac{π}{d}$x(式中B0为已知量),规定竖直向下方向为磁感应强度正方向,线框电阻为R0,t=0时刻MN边恰好在y轴处,则下列说法正确的是(  )
A.外力F为恒力
B.t=0时,外力大小F=$\frac{{2B_0^2{L^2}v}}{R}$
C.通过线圈的瞬时电流I=$\frac{{2{B_0}Lvcos\frac{πvt}{d}}}{R}$
D.经过t=$\frac{d}{v}$,线圈中产生的电热Q=$\frac{{2B_0^2{L^2}vd}}{R}$

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17.如图所示,光滑绝缘的水平桌面处在范围足够大、场强大小为E的水平向右的匀强电场中,桌面上有两个可视为质点的小球,球1和球2的质量均为m,两者电荷量分别为+q1和+q2,两球之间连有长为l的不可伸长绝缘丝线.现将两球拉至使丝线伸直并与电场方向平行,然后同时将两球由静止释放.若q1>q2,静电常数为k,不考虑两球对匀强电场的影响,则释放后丝线中的张力T为(  )
A.T=$\frac{({q}_{1}-{q}_{2})E}{2}+\frac{k{q}_{1}{q}_{2}}{{l}^{2}}$B.T=(q1-q2)E+$\frac{k{q}_{1}{q}_{2}}{{l}^{2}}$
C.T=$\frac{({q}_{1}+{q}_{2})E}{2}+\frac{k{q}_{1}{q}_{2}}{{l}^{2}}$D.T=(q1+q2)E+$\frac{k{q}_{1}{q}_{2}}{{l}^{2}}$

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A.微粒可能带正电B.微粒机械能守恒
C.微粒一定带负电D.微粒动能减小重力势能增加

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A.系统机械能不断增加
B.系统动能不断增加
C.当弹簧长度达到最大值时,系统机械能最小
D.当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时,系统动能最大

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