题目内容

(14分)在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定于O点。把小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速释放。已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ(如图)。求小球经过最低点时细线对小球的拉力。

 

 

【答案】

mg[3-2cosθ/(1+sinθ)]

【解析】

试题分析:设细线长为l,球的电量为q,场强为E。若电量q为正,则场强方向在题图中向右,反之向左。从释放点到左侧最高点,重力势能的减少等于电势能的增加,

mglcosθ=qEl(1+sinθ)        ①

若小球运动到最低点时的速度为v,此时线的拉力为T,由能量关系得

1/2mv2=mgl-qEl          ②

由牛顿第二定律得:  T-mg=mv2/l         ③

由以上各式 : T=mg[3-2cosθ/(1+sinθ)]     ④

考点:圆周运动、能量守恒定律、电势能

 

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