Question

如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为L=0.40m的绝缘细线把质量为m=0.10kg、带有正电荷的金属小球挂在O点，小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为θ=37°．现将小球拉至位置A使细线水平伸直由静止释放，求：
（1）电场力；
（2）小球运动通过最低点C时的速度大小
（3）小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小．

Answer 1

分析：（1）小球在B点处于静止状态，对小球进行受力分析，根据平衡条件即可求解；
（2）对小球从A点运动到C点的过程中运用动能定理即可解题；
（3）在C点，小球受重力和细线的合力提供向心力，根据向心力公式即可求解．

解答：解：（1）小球在B点处于静止状态，对小球进行受力分析，根据平衡条件得：
F=mgtanθ
解得：F=0.75N，方向水平向右
（2）对小球从A点运动到C点的过程中运用动能定理得：
mgL-FL=

1

2

m

v

2 c

解得：V_c=1.4m/s
（3）在C点，小球受重力和细线的合力提供向心力，根据向心力公式得：
T-mg=

m v 2 c

L

解得：T=1.5N
答：（1）电场力的大小为0.75N，方向水平向右；
（2）小球运动通过最低点C时的速度大小为1.4m/s；
（3）小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小为1.5N．

点评：本题主要考查了动能定理及向心力公式的直接应用，难度适中．