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.

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