如圖所示,長度為l的細線一端固定於O點,另一端系一質量為m的帶電小球,整個裝置置於水平向右的勻強電場(電場區域...
問題詳情:
如圖所示,長度為l的細線一端固定於O點,另一端系一質量為m的帶電小球,整個裝置置於水平向右的勻強電場(電場區域足夠大)中,當小球靜止時,細線與豎直方向的夾角為θ=60°.
(1)若將小球拉至O點右方使細線呈水平狀態由靜止釋放,則小球的速度最大時,細線的張力為多少?
(2)現將小球拉至O點左方使細線呈水平狀態由靜止釋放,則小球第一次運動到O點正下方時的速度大小為多少?
【回答】
考點: 勻強電場中電勢差和電場強度的關係.
專題: 電場力與電勢的*質專題.
分析: 先求小球的等效重力,找到最大速度的位置,根據動能定理和向心力公式求拉力;根據動能定理求到達最低端時的速度.
解答: 解:(1)電場力與重力的合力即等效重力為=G等①
運動到原靜止位置時速度最大,設最大速度為v,
則②
③
由①②③得
(2)設小球第一次運動到O點正下方時的速度大小為v1,由圖象知小球帶正電,則由動能定理知:
tan60°=
聯立得
答:(1)若將小球拉至O點右方使細線呈水平狀態由靜止釋放,則小球的速度最大時,細線的張力為;
(2)現將小球拉至O點左方使細線呈水平狀態由靜止釋放,則小球第一次運動到O點正下方時的速度大小為.
點評: 本題小球的運動類似於單擺,關於平衡位置具有對稱*,確定豎直平面內圓周運動的最低點和最高點,根據動能定理求解.
知識點:電場 電場強度
題型:計算題
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