题目内容

(2009?湖南模拟)竖直平面内,一带正电的小球,系于长为L不可伸长的轻线一端,线的另一端固定为0点,它们处在匀强电场中,电场的方向水平向右,场强的大小为E.已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力.现先把小球拉到图中的P1处,使轻线伸直,并与场强方向平行,然后由静止释放小球,已知小球在经过最低点的瞬间,因受线的拉力作用,其竖直方向上的速度突变为零,水平方向分量没有变化,则小球到达与P1点等高的P2时线上张力为(  )
分析:小球在电场力和重力的作用下做加速运动,当绳被拉直的时候,沿着绳的速度的大小变为零,之后球在重力和电场力的作用下继续向右运动,从绳被拉直到到达P2的过程中,根据动能定理可以求得到达P2时速度的大小.根据径向的合力提供向心力求出绳子的张力大小.
解答:解:小球由静止释放到最低点的过程中受到电场力和重力两个力,其合力的方向是由P1指向最低点,因此小球做匀加速直线运动,
水平分量是vx=
2axsx
=
2qEl
m
=
2gl

在到达P2的过程中,由动能定理有
Eql-mgl=
1
2
mv2-
1
2
mvx2

即v=vx=
2gl

根据牛顿第二定律得,T-qE=m
v2
l

解得T=3mg.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
点评:在小球运动的全过程中是不能应用动能定理来计算的,因为在绳被拉直的时候,球的动能有损失,这是本题常出错的地方.
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