如圖所示,將一質(zhì)量為m,電荷量為+q的小球固定在絕緣桿的一端,桿的另一端可繞通過O點(diǎn)的固定軸轉(zhuǎn)動.桿長為L,桿的質(zhì)量忽略不計.桿和小球置于場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中,電場的方向如圖所示.將桿拉至水平位置OA,在此處將小球自由釋放.
求:(1)桿運(yùn)動到豎直位置OB時小球的動能;
(2)桿運(yùn)動到豎直位置OB時小球受到桿的拉力.
(1)對小球從A到B由動能定理得:
mgL+qEL=
mv
2-0
解得:E
k=(mg+Eq)L
(2)在最低點(diǎn),小球受到重力、電場力與桿的拉力的作用,豎直方向合力提供向心力,由牛頓第二定律得:
T-mg=
解得:T=3mg+2Eq
答:(1)桿運(yùn)動到豎直位置OB時小球的動能是(mg+Eq)L;
(2)桿運(yùn)動到豎直位置OB時小球受到桿的拉力是3mg+2Eq.