题目内容
4.如图,质量为m的带电小球用长L为的绝缘细绳系在O点,绳的形变可以不计,空间存在水平向右的匀强电场,电场强度为E,静止时位于A点,此时绳与竖直方向夹30°的角.现将小球从绳拉直且水平的B点释放,求(1)小球的带电量.
(2)小球运动到最低点C时对绳的拉力.
分析 (1)抓住小球静止于A点,根据共点力平衡求出电荷量的大小.
(2)根据动能定理求出最低点的速度,结合径向的合力提供向心力求出拉力的大小.
解答 解:(1)受力分析,由三力平衡得:
F=Eq=mgtanθ=$\frac{\sqrt{3}}{3}mg$
解得q=$\frac{\sqrt{3}mg}{3q}$.
(2)从B到C用动能定理:mgL-EqL=$\frac{1}{2}$mv2-0
对C受力分析,用牛顿运动定律得:T-mg=$m\frac{{v}^{2}}{L}$
所以T=1.86mg.
答:(1)小球的带电量为$\frac{\sqrt{3}mg}{3q}$.
(2)小球运动到最低点C时对绳的拉力为1.86mg.
点评 本题考查了共点力平衡、动能定理、牛顿第二定律的综合运用,知道最低点向心力的来源,通过牛顿第二定律进行求解,难度不大.
练习册系列答案
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9.如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,半径为R,将电量均为Q的两个异种点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称,且与O点的连线和OC间夹角各为30°,下列说法正确的是( )
A. | 电子沿竖直方向从A点运动到C点,电场力做功为零 | |
B. | 电子沿水平方向从B点运动到D点,电势能先减小后增大 | |
C. | O点的场强大小为$\frac{kQ}{{R}^{2}}$ | |
D. | O点的场强大小为$\frac{\sqrt{3}kQ}{{R}^{2}}$ |
10.有一种游戏,游戏者手持乒乓球拍托球移动,距离大者获胜.若某人在游戏中沿水平面做匀加速直线运动,球拍与球保持相对静止且球拍平面和水平面之间的夹角为θ,如图所示.设球拍和球质量分别为M、m,不计球拍和球之间的摩擦,不计空气阻力,则( )
A. | 运动员的加速度大小为gtan θ | |
B. | 球拍对球的作用力大小为mg | |
C. | 球拍对球的作用力大小为mgcos θ | |
D. | 运动员对球拍的作用力大小为$\frac{(M+m)g}{cosθ}$ |