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(1)A.C两点的电势差UAC;
(2)电场强度E大小;
(3)小球到达最低点B时,悬线对小球的拉力T.
分析:(1)小球从A到C的过程中,重力做正功mgLcos30°,电场力做功为qUAc,动能的变化量为零,根据动能定理求解电势差UAC.
(2)根据电场强度与电势差的关系U=Ed求解场强.式中d是AC沿电场线方向的距离,d=L+Lcos60°.
(3)利用动能定理求出在B点的速度,再利用圆周运动的知识,即牛顿第二定律求拉力T.
(2)根据电场强度与电势差的关系U=Ed求解场强.式中d是AC沿电场线方向的距离,d=L+Lcos60°.
(3)利用动能定理求出在B点的速度,再利用圆周运动的知识,即牛顿第二定律求拉力T.
解答:解:(1)以小球为研究对象,受重力、拉力和电场力,小球从A到C的过程中,由动能定理得:
mgLcos30+qUAC=0-0
解得:UAC=-
(2)有几何关系可知,AC 沿电场方向的距离d=Lsin30°+L…①
由匀强电场场强E=
…②
又因为UAC=-UCA…③
联立①②③解之得:E=
…④
(3)以小球从A到B为研究过程,设小球在B点的速度为v,拉力为T.
由动能定理得:mgL-EqL=
mv2…⑤
小球在B点由牛顿第二定律得:T-mg=
…⑥
联立④⑤⑥解得:T=(3-
)mg
答:1)A.C两点的电势差UAC为-
(2)电场强度E大小
;
(3)小球到达最低点B时,悬线对小球的拉力为(3-
)mg.
mgLcos30+qUAC=0-0
解得:UAC=-
| ||
2q |
(2)有几何关系可知,AC 沿电场方向的距离d=Lsin30°+L…①
由匀强电场场强E=
UCA |
d |
又因为UAC=-UCA…③
联立①②③解之得:E=
mg
| ||
q |
(3)以小球从A到B为研究过程,设小球在B点的速度为v,拉力为T.
由动能定理得:mgL-EqL=
1 |
2 |
小球在B点由牛顿第二定律得:T-mg=
mv2 |
L |
联立④⑤⑥解得:T=(3-
2 |
3 |
3 |
答:1)A.C两点的电势差UAC为-
| ||
2q |
(2)电场强度E大小
mg
| ||
q |
(3)小球到达最低点B时,悬线对小球的拉力为(3-
2 |
3 |
3 |
点评:解决本题关键要掌握动能定理和电场力做功W=qU、电场强度与电势差的关系式U=Ed.
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练习册系列答案
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A、若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动,则在最高点的速率为
| ||
B、小球在最高点时绳子的拉力不可能为零 | ||
C、小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力 | ||
D、小球过最低点时绳子的拉力一定小于小球重力 |