题目内容
在平行于纸面方向上有一匀强电场,一根长为L,不可伸长的不导电细绳的一端连着一个带电的小球,另一端固定于O点.如图所示.给小球一个初速度,小球可以在竖直平面内作匀速圆周运动,现将电场沿水平轴转动900,而电场强弱不变,则小球要在竖直平面内作完整的圆周运动,运动过程中速率至少应大于或等于________.
分析:据题,电场未转动前,小球在竖直平面内作匀速圆周运动,则重力与电场力平衡.小球要在竖直平面内作完整的圆周运动,绳子拉力不能为零,当绳子的拉力刚好为零,由重力与电场力的合力提供向心力,速度最小,由牛顿第二定律求出最小的速度值.
解答:电场未转动前,小球在竖直平面内作匀速圆周运动,重力与电场力平衡,则有F=mg
将电场沿水平轴转动90°时,当绳子的拉力刚好为零,如图,由重力和电场力的合力提供向心力,小球在这个位置速度最小,根据牛顿第二定律得
又F=mg
解得v=
故答案为:
点评:本题中小球速度最小的位置,称为物理的最高点,与地理的最高点不一定重合,小球只要能通过物理最高点,就能做完整的圆周运动.
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