Question

19．在间距d=0.1m、电势差U=10³V的两块竖立平行板中间，用一根长l=0.01m的细线悬挂一个质量m=0.2g、电量q=10^-7C的带正电荷的小球，将小球拉到
使丝线恰呈水平的位置A后轻轻释放．（g=10m/s²）如图，问：
（1）小球摆至最低点B时的速度是多少？
（2）小球摆至最低点B时细线的拉力多大？

Answer 1

分析 （1）将小球拉到使丝线恰呈水平的位置A后由静止释放后，小球受到重力、电场力和线的拉力做圆周运动，重力做正功，电场力做负功，根据动能定理求出小球摆至最低点B时的速度．
（2）小球经过最低点时，由重力和拉力的合力提供向心力，由牛顿第二定律求出线中的拉力

解答 解：（1）小球由静止释放后到摆到最低点的过程，由动能定理得
 $mgL-EqL=\frac{1}{2}m{v}_{\;}^{2}$
又E=$\frac{U}{d}$，
 代入解得
 $v=\frac{\sqrt{10}}{10}m/s=0.32m/s$  
（2）小球经过最低点时 
$T-mg=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{L}$
解得 T=4×10^-3N
答：（1）小球摆至最低点B时的速度是0.32m/s
（2）小球摆至最低点B时细线的拉力$4×1{0}_{\;}^{-3}N$

点评 本题是电场中力学问题，采用的是力学的方法处理，关键是分析物体的受力情况和运动情况，选择解题规律．