题目内容
【题目】一条长为L的绝缘细线上端固定在O′点,下端系一个质量为m、带电荷量为+q的小球,将它置于一个水平向右的匀强电场中,且qE=mg.在O点给小球以初速度v0,使小球恰好在竖直平面内做顺时针方向上的完整圆周,求:
(1)运动过程中最“高”点的位置坐标;
(2)运动过程中的最小速度和最大速度大小;
(3)初速度v0的大小.
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【答案】(1)(
,
)(2)
,
(3)![]()
【解析】
(1)小球受水平向左的电场力和竖直向下的重力及绳子拉力作用,电场力和重力的合力为
,故小球在如图所示的M点取得最小速率,在N点取得最大速率;
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所以图中的M点为运动过程中最“高”点,其位置坐标为
,![]()
即(
,
)
(2)小球恰好能在竖直平面内做顺时针方向上的完整圆周运动,对小球在M点则有:
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解得运动过程中最小速度大小为:
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对小球从M到N的运动过程应用动能定理可得:
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解得运动过程中最大速度大小为:
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(3)对小球从O运动到N的过程应用动能定理可得:
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解得初速度为:
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