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  • 如圖所示,在場(chǎng)強(qiáng)為E=104N/C的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有一根長(zhǎng)L=20cm的細(xì)線,一端固定在O點(diǎn),另一端系一個(gè)質(zhì)量m=4g,帶電量q=+3×10-6C的小球,當(dāng)細(xì)線處于水平位置時(shí),小球從靜止開始釋放,則: (

    如圖所示,在場(chǎng)強(qiáng)為E=104N/C的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有一根長(zhǎng)L=20cm的細(xì)線,一端固定在O點(diǎn),另一端系一個(gè)質(zhì)量m=4g,帶電量q=+3×10-6C的小球,當(dāng)細(xì)線處于水平位置時(shí),小球從靜止開始釋放,則:

    (1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度多大?
    (2)小球擺到B點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力多大?(g=10m/s2
    (3)試求小球在從A點(diǎn)擺動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中的最大速度?
    物理人氣:950 ℃時(shí)間:2019-08-31 09:33:29
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)小球從A到B的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得:
        mgL-qEL=
    1
    2
    mv2

    得,v=
    2(mg?qE)L
    m

    代入解得  v=1m/s   
    (2)擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)B時(shí),由細(xì)線的拉力和重力的合力提供向心力,由牛頓第二定律得
       F-mg=m
    v2
    L

    代入解得,F(xiàn)=0.02N   
    (3)當(dāng)電場(chǎng)力與重力合力的方向沿細(xì)線方向時(shí),擺球的速度最大,設(shè)此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為α
    則  tanα=
    qE
    mg
    =
    3
    4

    設(shè)最大速度為vm,由動(dòng)能定理得
      mgLcosα-qEL(1-sinα)=
    1
    2
    m
    v2m

    代入解得,vm=
    2
    m/s=1.414m/s
    答:(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度是1m/s.
    (2)小球擺到B點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力為0.02N.
    (3)小球在從A點(diǎn)擺動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中的最大速度為1.414m/s.
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