Question

【题目】在光滑绝缘水平面上放置一质量m＝0.2 kg、电荷量q＝5×10－4 C的带正电的小球，小球系在长L＝0.5 m的绝缘细线上，线的另一端固定在O点．整个装置置于匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿OA方向，如图所示（此图为俯视图）．现给小球一初速度使其绕点O做圆周运动，小球经过A点时细线的张力F＝140 N，小球在运动过程中，最大动能比最小动能大20 J，小球视为质点．

（1）求电场强度的大小．

（2）求运动过程中小球的最小动能。

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】

小球带正电，从A运动到其关于O对称的点的过程中，电场力做负功，动能减小，所以在A点动能最大，在其对称点的动能最小，根据动能定理求解电场强度E的大小；在A处动能最大，已知小球经过A点时细线的张力F=140N，由牛顿第二定律和动能的计算式求解A处的动能，再由动能定理得到最小动能。

（1）设A点关于O点的对称点为B，则小球从A运动到B的过程中，电场力做负功，动能减小，所以在A点动能最大，在B点的动能最小。
小球在光滑水平面上运动的最大动能与最小动能的差值为△Ek=2qEL=20J

代入数据得：E=4×104N/C

（2）在A处动能最大，A处由牛顿第二定律：

A点关于O的对称点B处动能最小，则最小动能

代入数据得：