题目内容

11.如图所示,在大小为E,方向竖直向上的匀强电场中,长为L的轻绳一端固定在O点,另一端拴一个带电荷量+q的小球,已知qE=3mg,要使球能在竖直平面内做完整的圆周运动,球在A点的最小速度应为多大?

分析 根据对B点受力分析,结合牛顿第二定律,求解B点速度,再由动能定理,结合合力做功,即可求解最小速度.

解答 解:由题意可知,对小球在B点时受力分析,如图所示,

当绳子的拉力0时,小球所达到的速度最小,
由圆周运动的特点,可知,2mg=m$\frac{{v}_{B}^{2}}{R}$;
代入数据,解得,小球在B点的最小速度为:vB=$\sqrt{2gL}$;
在由B到A过程中,运用动能定理,可知,
$\frac{1}{2}$mv2min-$\frac{1}{2}$mvB2=qE•2L-mg•2L
代入数据,解得:vA=$\sqrt{10gL}$;
因此A点的小球最小速度为vA=$\sqrt{10gL}$;
答:小球在最高点A的最小速度为 $\sqrt{10gL}$

点评 本题考查带电粒子在带电场中的运动,注意明确动能定理以及向心力公式的应用,注意明确拉力为零时小球的速度最小.

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