Question

在光滑绝缘的水平面上放置一个质量m＝0.2 kg、带电荷量q＝5×10^－4 C的小球，小球系在长L＝0.5 m的绝缘细线上，线的另一端固定在O点．整个装置置于匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿OA方向，如图所示(此图为俯视图)．现给小球一个初速度使其绕O点做圆周运动，小球经过A点时细线的张力F＝140 N，小球在运动过程中，最大动能比最小动能大20 J，小球可视为质点．

(1)求电场强度的大小．

(2)求运动过程中小球的最小动能．

(3)若小球运动到动能最小的位置时细线被剪断，则小球经多长时间其动能与在A点时的动能相等？此时小球距A点多远？

Answer 1

 

(2)在A点处对小球由牛顿第二定律得

F－qE＝m

E_kmin＝E_kA－ΔE_k＝mv－ΔE_k

解得E_kmin＝10 J.。。。。。。。（6分）

(3)设小球在B处的动能最小，则

E_kmin＝10 J＝mv

解得v_B＝10 m/s。。。。。。。。。（2分）

细线被剪断后小球做类平抛运动

y＝·t²x＝v_Bt………..(2分)

小球由B点到A点与由B点到过A点的等势线上的某处所受的静电力做的功相同，故小球在过A点的等势线上的某处的动能与在A点时的动能相同，则y＝2L

解得t＝ s，x＝ m.。。。。。。（2分）