题目内容

【题目】如图所示,ABCD是两块水平放置的平行金属板,构成平行板电容器,它们通过电阻R1与不计内阻的电源连接,电阻R2R1相等,R2和开关S串联后与电容器并联,电容器中点是一根绝缘轻绳,绳的另一端系一质量为m的带电小球,开始S断开,给小球一初速度,它遍在竖直平面内做匀速圆周运动,当小球运动到圆周最低点时,闭合S,小球恰好在竖直平面内做完整的圆周运动,求小球原来做匀速圆周运动时,绳对小球的拉力(不计空气阻力和电容器充放电时间)

【答案】

【解析】

设两板间距离d,细绳半径r,小球电量qS闭合前两板电压U,电场强度E,闭合后两板电压则为U/2,电场强度为E/2

S闭合前:电场力与重力等大且相反,则:

qE = mg.

S闭合后:对小球动能定理:

恰上到最高点

S闭合前:匀速圆周运动:

联解得:

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