Question

【题目】如图所示,长为L的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量为m、电荷量为的小球,小球所处的空间存在场强大小为(g为重力加速度)方向竖直向上的匀强电场。现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放，当小球的速度沿水平方向时,细线被拉断,之后小球继续运动并经过P点(图中未画出),已知P点与O点间的水平距离为L,不计阻力,求:

(1)细线被拉断前瞬间的拉力大小；

(2)O、P两点间的电势差.

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)小球受电场力向上，，与重力场合成为等效场，

可得：，

则，方向竖直向上

故小球在等效场运动到“等效最低点”时速度最大，即在绳竖直时绳被拉断

由动能定理：

在“等效最高点”，由牛顿第二定律：

联立解得：

(2)绳断后，小球受等效重力向上，水平速度，做类平抛运动

水平：

竖直：

联立可知：

由匀强电场的场强关系得：