题目内容

【题目】如图,在竖直平面内存在竖直方向的匀强电场。长度为l的轻质绝缘细绳一端固定在O点,另一端连接一质量为m、电荷量为+q的小球(可视为质点),初始时小球静止在电场中的a点,此时细绳拉力为2mgg为重力加速度。

(1)求电场强度Ea、O两点的电势差U

(2)若小球在a点获得一水平初速度使其在竖直面内做圆周运动,求小球运动到b点时细绳拉力F的大小

【答案】(1),方向竖直向上(2)

【解析】(1)小球静止在a点时,由共点力平衡得

解得,方向竖直向上②

在匀强电场中,有

aO两点电势差

(2)小球从a点运动到b点,设到b点速度大小为,由动能定理得

小球做圆周运动通过b点时,由牛顿第二定律得

联立②⑤⑥式,代入解得

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