题目内容
如图所示，两块竖直放置的平行金属板相距d=1.2m，接电压U=2400V的直流电源，一条长l=50cm的绝缘细线的一端系住一个质量m=50g的带电小球，另一端固定在O点，小球在竖直平面内作以O为圆心，l为半径的圆周运动．当细线在水平位置时，小球具有竖直向下的速度v1=20m/s，当小球运动到最低点，细线竖直时，小球的速度v2=16m/s，问：（1）小球带何种电荷？电量多少？
（2）当小球在最低点时，细线中的张力多大（g=10m/s2）？
【答案】分析：（1）根据动能的变化确定出电场力做功，从而得知小球的电性，根据动能定理求出小球电量的大小．
（2）根据径向的合力提供向心力，通过牛顿第二定律求出细线的张力．
解答：解：（1）因为△Ek＜0，重力做正功，∴电场力做负功．小球带负电荷．
根据动能定理：
①
因为两极板间的电场为匀强电场，所以
，则
②
联立①②解得q=3.85×10-3C
（2）由向心力公式得，
解得T=mg+
=26.1N．
答：（1）小球带负电，电量为3.85×10-3C
（2）当小球在最低点时，细线中的张力为26.1N．
点评：本题综合考查了电场力做功、动能定理和牛顿第二定律，难度不大，知道小球在最低点向心力的来源．
（2）根据径向的合力提供向心力，通过牛顿第二定律求出细线的张力．
解答：解：（1）因为△Ek＜0，重力做正功，∴电场力做负功．小球带负电荷．
根据动能定理：
①因为两极板间的电场为匀强电场，所以
，则
②联立①②解得q=3.85×10-3C
（2）由向心力公式得，
解得T=mg+
=26.1N．答：（1）小球带负电，电量为3.85×10-3C
（2）当小球在最低点时，细线中的张力为26.1N．
点评：本题综合考查了电场力做功、动能定理和牛顿第二定律，难度不大，知道小球在最低点向心力的来源．
练习册系列答案
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