问题
计算题
如图所示，空间存在着电场强度E＝2.5×102 N/C、方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L＝0.5 m的绝缘细线一端固定于O点，另一端拴着质量m＝0.5 kg、电荷量q＝4×10－2 C的小球，现将细线拉至水平位置，将小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂．取g＝10 m/s2。求：
（1）小球的电性。
（2）细线能承受的最大拉力值。
（3）当小球继续运动到与O点水平方向的距离为L时，小球距离O点的高度。
答案
解：（1）由小球运动到最高点可知，小球带正电。
（2）设小球运动到最高点时速度为v，对该过程由动能定理有 (qE－mg)L＝
mv2 ①
在最高点对小球由牛顿第二定律有 T＋mg－qE＝
②
由①②式及题目中数据可得T＝15 N
（3）小球在细线断裂后，在竖直方向的加速度设为a，则
③
设小球在水平方向运动L过程中，历时t，则L＝vt ④
设竖直方向的位移为s，则s＝
at2 ⑤
由①③④⑤式及题中数据可得s＝0.125 m ，所以小球距O点高度为s＋L＝0.625 m