题目内容
【题目】如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点,用一根长度为的绝缘轻线把质量为、带有正电荷的金属小球悬挂在点,小球静止在点时轻线与竖直方向的夹角为.现将小球拉至位置,使轻线水平张紧后由静止释放. 取, , .求:
(1)小球所受电场力的大小.
(2)小球通过最低点时轻线对小球的拉力大小.
【答案】(1) (2)
【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求解速度;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。
(1)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)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
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=m
解得:T′=1.5N
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