Question

【题目】如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为l=0.20m的绝缘轻线把质量为m=0.10kg、带有正电荷的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时轻线与竖直方向的夹角为θ=37°．现将小球拉至位置A，使轻线水平张紧后由静止释放．g取10m/s2 ， sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：

（1）小球所受电场力的大小；
（2）小球通过最低点C时的速度大小；
（3）小球通过最低点C时轻线对小球的拉力大小．

Answer 1

【答案】
（1）

解：小球受重力mg、电场力F和拉力T，其静止时受力如答图2所示．

根据共点力平衡条件有：F=mgtan37°=0.75N

（2）

解：设小球到达最低点时的速度为v，小球从水平位置运动到最低点的过程中，根据动能定理有：mgl﹣Fl= mv2

解得：v= =1.0m/s

（3）

解：设小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小为T′．

根据牛顿第二定律有：T′﹣mg=

解得：T′=1.5N

【解析】（1）小球在B点处于静止状态，对小球进行受力分析，根据平衡条件即可求解；（2）对小球从A点运动到C点的过程中运用动能定理即可解题；（3）在C点，小球受重力和细线的合力提供向心力，根据向心力公式即可求解．
【考点精析】掌握动能定理的综合应用是解答本题的根本，需要知道应用动能定理只考虑初、末状态，没有守恒条件的限制，也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用时间的动力学问题，都可以用动能定理分析和解答，而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷．