题目内容
如图15所示,质量为 m、电量为+q的带电小球固定于一不可伸长的绝缘细线一端,绳的另一端固定于O点,绳长为
,O点有一电荷量为+Q(Q>>q)的点电荷P,现加一个水平和右的匀强电场,小球静止于与竖直方向成 θ=300角的A点。求:
(1)小球静止在A点处绳子受到的拉力;
(2) 外加电场大小;
(3)将小球拉起至与O点等高的B点后无初速释放,则小球经过最低点C时,绳受到的拉力
(1)带电粒子A处于平衡,其受力如图,其中F为两点电荷间的库仑力,T为绳子拉力,E0为外加电场,则Tcosθ-mg-Fcosθs=0 1 (2分)
Fsinθ+qE0-Tsinθ=0 2 (2分)
3 (2分)
联立式解得:有
4 (2分)
5 (2分)
(2)小球从B运动到C的过程中,q与Q间的库仑力不做功,由动能定理得
6 (2分)
在C点时:
7 (2分)
联立5、6、7解得:
8 (2分)
解析:
(1)带电粒子A处于平衡,其受力如图,其中F为两点电荷间的库仑力,T为绳子拉力,E0为外加电场,则Tcosθ-mg-Fcosθs=0 1 (2分)
Fsinθ+qE0-Tsinθ=0 2 (2分)
3 (2分)
联立式解得:有
4 (2分)
5 (2分)
(2)小球从B运动到C的过程中,q与Q间的库仑力不做功,由动能定理得
6 (2分)
在C点时:
7 (2分)
联立5、6、7解得:
8 (2分)
1. 要注意对小球受力分析,不要漏掉库仑力。在处理竖直平面内的圆周运动问题时,一般要用动能定理建立最高点、最低点的速度关系。要注意库仑力始终与运动方向垂直,不做功。