题目内容

一根长为L的丝线吊着一质量为m,带电量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,丝线与竖直方向成37°角,现突然将该电场方向变为向下且大小不变,不考虑因电场的改变而带来的其他影响,(重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)匀强电场的电场强度的大小;
(2)求小球经过最低点时动能.
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(1)以小球为研究对象,分析受力情况:重力mg、电场力qE、丝线的拉力FT,如图所示.由平衡条件得:
  mgtan37°=mg
故E=
3mg
4q

(2)当电场方向变为向下后,小球受到的电场力竖直向下,向下做圆周运动,重力和电场力都做正功,由动能定理得
(mg+qE)L(1-cos37°)=Ek-0
解得,Ek=
7
20
mgL

答:
(1)匀强电场的电场强度的大小为
3mg
4q

(2)小球经过最低点时动能为
7
20
mgL
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