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。

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