Question

【題目】如圖所示，在方向水平向右的勻強電場中（圖中未畫出），有一固定光滑絕緣的半球形碗，碗的半徑為R．有一個質量為m、電荷量為+q的小球，靜止在距碗底高度為的碗內右側表面上．

（1）求勻強電場的電場強度的大小；

（2）若將勻強電場方向變為豎直向下，求小球運動到碗底時對碗的壓力大小．

（3）若將勻強電場方向變為豎直向上，試說明小球在碗內將如何運動。

Answer 1

【答案】（1）勻強電場的電場強度的大小為；（2）小球運動到碗底時對碗的壓力大小為；

（3）對小球受力分析可得，小球將作初速度為0，加速度為的勻加速直線運動。

【解析】試題分析：（1）設勻強電場的電場強度為E，由幾何 關系和平衡條件有：qE=mgtan60°，

解得： ．

（2）當勻強電場方向變為豎直向下后，由動能定理得：，

設小球運動到碗底時，碗對小球的支持力FN，則有：

，

解得：．

根據牛頓第三定律得，小球對碗底的壓力為．

（3）對小球受力分析可得，小球將作初速度為0，加速度為的勻加速直線運動 。