题目内容
如图所示,在方向竖直向下的匀强电场中,一绝缘轻细线一端固定于O点,另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动。小球的带电量为q,质量为m,绝缘细线长为L,电场的场强为E,若带电小球恰好能通过最高点A,则在A点时小球的速率v1为多大?小球运动到最低点B时的速率v2为多大?运动到B点时细线对小球的拉力为多大?
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解析:小球受重力、电场力、细线拉力作用,它恰好能通过最高点,说明细线拉力TA=0,这时重力和电场力的合力提供圆周运动的向心力,故有Eq+mg=m.![]()
解得![]()
其实还可以用等效重力场的思想解题,可先求得等效重力场的重力加速度g/,,g/=![]()
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则在最高点的速度v1=
得结果
小球由A运动到B点,绳子拉力不做功,重力和电场力做功,由动能定理得:
(Eq+mg).2L=![]()
将v1的表达式代入得![]()
在B点,三个力的合力,提供圆周运动的向心力,有TB-mg-Eq=m·![]()
得TB =6(mg+Eq)
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