问题详情:
如图所示,长度为l的细线一端固定于O点,另一端系一质量为m的带电小球,整个装置置于水平向右的匀强电场(电场区域足够大)中,当小球静止时,细线与竖直方向的夹角为θ=60°.
(1)若将小球拉至O点右方使细线呈水平状态由静止释放,则小球的速度最大时,细线的张力为多少?
(2)现将小球拉至O点左方使细线呈水平状态由静止释放,则小球第一次运动到O点正下方时的速度大小为多少?
【回答】
考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系.
专题: 电场力与电势的*质专题.
分析: 先求小球的等效重力,找到最大速度的位置,根据动能定理和向心力公式求拉力;根据动能定理求到达最低端时的速度.
解答: 解:(1)电场力与重力的合力即等效重力为=G等①
运动到原静止位置时速度最大,设最大速度为v,
则②
③
由①②③得
(2)设小球第一次运动到O点正下方时的速度大小为v1,由图象知小球带正电,则由动能定理知:
tan60°=
联立得
答:(1)若将小球拉至O点右方使细线呈水平状态由静止释放,则小球的速度最大时,细线的张力为;
(2)现将小球拉至O点左方使细线呈水平状态由静止释放,则小球第一次运动到O点正下方时的速度大小为.
点评: 本题小球的运动类似于单摆,关于平衡位置具有对称*,确定竖直平面内圆周运动的最低点和最高点,根据动能定理求解.
知识点:电场 电场强度
题型:计算题