题目内容
一长为L的细线,上端固定,下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球,处于如图所示的水平向右的匀强电场中.开始时,将细线与小球拉成水平,小球静止在A点,释放后小球由静止开始向下摆动,当细线转过60°角时,小球到达B点速度恰好为零.试求:
(1)A、B两点的电势差UAB;
(2)匀强电场的场强大小;
(3)小球到达B点时,细线对小球的拉力大小.
(1)mgL/2q (2)mg/q (3)mg
解析: (1)小球由A→B过程中,由动能定理:
mgLsin60°-qUAB=0,
所以UAB=mgL/(2q).
(2)E==mg/q.
(3)小球在AB间摆动,由对称性知,B处细线拉力与A处细线拉力相等,而在A处,由水平方向平衡有
TA=Eq=mg,
所以TB=TA=mg,
或在B处,沿细线方向合力为零,有
TB=Eqcos60°+mgcos30°=mg.
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