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2mg，g为重力加速度。
(1)求电场强度E和a、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 mg+2mg＝qE
解得 ，方向竖直向上
在匀强电场中，有
则a、O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vb，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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