题目内容
(20分)如图所示,在水平向左的匀强电场中,一带电小球质量为m,电量为-q。用绝缘轻绳(不伸缩)悬于O点,平衡时小球位于A点,此时绳与竖直方向的夹角θ=30°。绳长为l,AO=CO=DO=l,OD水平,OC竖直。求:
(1)电场强度E
(2)当小球移到D点后,让小球由静止自由释放,小球向右摆动过程中的最大速率和该时刻轻绳中张力(计算结果可带根号)。
(1)(2)F=mg
解析试题分析:(1)有平衡条件得: =tan30°(2分)
E=(2分)
(2) 当小球移到D点后,让小球由静止自由释放,小球先做匀加速直线运动,运动到与竖直方向成30°时绳绷直,关于OC对称,设此时速度为VB
由牛顿第二定律得;解得a=g(2分)
对匀加速过程有V=2al(2分)
绳绷直后,沿绳方向速度VBX不变,垂直绳方向速度变为0
VBX=VBcos30°(3分)
到达A点时切向加速度为0,速度达到最大值
m V+qEl= mV(3分)
解得V=(2分)
轻绳中张力
F-mg=(2分)
解得F=mg (2分)
考点:本题考查了带电物体在电场中的圆周运动
练习册系列答案
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