题目内容
【题目】如图所示,在竖直平面内,用长为L的绝缘轻绳将质量为m、带电量为的小球悬于O点,整个装置处在水平向右的匀强电场中。初始时刻小球静止在P点。细绳与场强方向成角。今用绝缘锤子沿竖直平面、垂直于OP方向打击一下小球,之后迅速撤离锤子,当小球回到P处时,再次用锤子沿同一方向打击小球,两次打击小球恰好到达Q点,且小球始终未脱离圆周轨道,打击的时间极短,小球电荷量不损失。锤子第一次对小球做功为,第二次对球做功为。
(1)求匀强电场的场强大小E;
(2)若的值达到最大,分别求、;
(3)的值最大时,求第一、二次小球被打击后瞬间细绳的拉力大小、。
【答案】(1);(2),;
(3),
【解析】
试题分析:(1)如图所示,在A点合力为零,则,则。
(2)第一次击打后球最多到达“等效”与球心等高B位置,根据功能关系,有:
在等效最高点C时,根据牛顿第二定律:
根据功能关系:
整理可以得到:
整理可以得到:,。
(3)打击一次后,物体获得的速度为,则
根据牛顿第二定律:
打击二次后,物体获得的速度为,则
根据牛顿第二定律:
联立整理可以得到:,。
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