题目内容

(2008?和平区模拟)如图所示,长为l的绝缘细线一端悬于0点,另一端系一质量为m、带电荷+q的小球,小球静止时处于O′点.现将此装置放在水平向右的匀强电场中,小球静止在A点时细线与竖直方向成θ角.求:
(1)该匀强电场的电场强度大小.
(2)若将小球从O′点由静止释放,则小球运动到A点时的速度多大?
分析:(1)由题细线向右偏离竖直方向,小球受到的电场力水平向右,根据电场力方向与电场强度方向的关系和根据平衡条件求出电量.
(2)若将小球从O′点由静止释放,则小球运动到A点的过程中,电场力做正功,重力做负功,总功等于小球动能的变化.
解答:解:(1)小球在A点受到竖直向下的重力、拉力和水平向右的电场力,根据受力
Eq
mg
=tanθ

E=
mgtanθ
q

(2)小球运动到A点的过程中,电场力做正功,重力做负功,根据动能定理E?q
l
sinθ
-mgl(1-cosθ)=
1
2
mv2

v=
2gl(1-cosθ)
cosθ

答:(1)该匀强电场的电场强度大小E=
mgtanθ
q

(2)小球运动到A点时的速度v=
2gl(1-cosθ)
cosθ
点评:本题是平衡条件与动能定理的综合应用.此题中小球的运动可运用单摆运动类比.
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