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精英家教网如图所示,空间存在着强度E=
4mgq
方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为l的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量m、电荷量q的小球.现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,当小球运动最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂.求:
(1)小球运动最高点时的速度;
(2)细线能承受的最大拉力.
分析:根据动能定理求出小球运动到最高点的速度,通过径向的合力提供向心力求出细线的最大拉力大小.
解答:解:(1)设小球运动到最高点时速度为v,对该过程由动能定理有,
(qE-mg)L=
1
2
mv2
   ①
v=
4gL

(2)在最高点对小球由牛顿第二定律得,T+mg-qE=m
v2
L

解得,T=6mg.
答:(1)小球运动到最高点的速度为v=
4gL
.(2)细线能承受的最大拉力为6mg.
点评:解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律和动能定理进行求解.
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