题目内容

在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的绝缘细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定在O点,把小球拉起直至细线与场强方向平行的A点,然后无初速度释放.已知小球摆到最低点B的另一侧C,线与竖直方向的最大夹角为θ,如图13-5-3所示.求小球经过最低点B时,细线对小球的拉力.

  图13-5-3

解析:从小球的摆动情况可知,小球受的电场力qE的方向水平向右,设细线长度为l,小球从A摆到C的过程中,重力做功:WG=mglcosθ,电场力做功W=-qE(l+lsinθ),根据动能定理有:mglcosθ-qE(l+lsinθ)=0

    解得:qE=

    小球从A点摆到最低点B的过程中,设小球在B点的速度为v,由动能定理:

    mgl-qEl=mv2-0

    小球在B点时,在半径方向上受到重力mg,悬线拉力为T,方向向上,由牛顿第二定律和向心加速度公式有:

    T-mg=m

    联立以上各式,解得:

    T=mg(2-).

答案:mg(2-)

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