题目内容
【题目】如图所示,空间有一水平向右的匀强电场,电场强度为E,现在一带正电的质量为m 的小球,其荷质比恰为g/E,它系于一长为L的绝缘细丝线的一端,细丝线的另一端悬挂于 O点,若将丝线拉直,使小球处于悬点左侧与O点等高处A点,由静止开始释放,求:
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(1)小球运动到悬点右侧与悬点等高处B点时速度大小和此时细线中的张力大小。
(2)试计算分析小球能否绕O点在竖直面上做完整的圆周运动?
【答案】(1)
3mg(2)不能
【解析】试题分析:根据动能定理求出B点的速度,再根据牛顿第二定律求出拉力;求出等效最高点的速度,根据动能定理求出要做完整圆周运动时,B点的速度至少为多少,在与(1)问相比较即可解题。
(1)设小球到达C处时的速度为vc,且向速度为vc1,
根据动能定理: ![]()
解得: ![]()
则: ![]()
设小球到达B处时的速度为vB,线中的张力为T,因为BC关于OD对称,
,
则![]()
解得: ![]()
(2)因为比荷为:
,所以受的电场力为: ![]()
小球受重力、电场力等效的加速度为: ![]()
等效最高点在左上方与水平成450角,所以过最高点时的最小速度为: ![]()
根据动能定理得: ![]()
解得: ![]()
因为:
,所以不能做完整的圆周运动。
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