题目内容

一根长为L的丝线吊着一质量为m的带电量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,丝线与竖直方向成37°角,现突然将该电场方向变为向下且大小不变,不考虑因电场的改变而带来的其他影响,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)匀强电场的电场强度的大小;
(2)求小球经过最低点时丝线拉力的大小.
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(1)小球平衡时受到绳子的拉力、重力和电场力,由平衡条件得:mgtan37°=qE
解得:E=
3mg
4q

(2)电场方向变成向下后,重力和电场力都向下,两个力做功,小球开始摆动做圆周运动
由动能定理:(mg+qE)L(1-cos370)=
1
2
mv2

在最低点时绳子的拉力、重力和电场力的合力提供向心力,T-(mg+qE)=m
v2
L

解得:T=(mg+qE)+m
v2
L
=
49
20
mg

答:(1)匀强电场的电场强度
3mg
4q
;(2)
49
20
mg
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