如图所示,一摆长为L的摆,摆球质量为m,带电量为-q,如果在悬点A放一正电荷q,要使摆球能在竖直平面内做完整的圆周运动,则摆球在最低点的速度最小值应为多少?

问题描述:

如图所示,一摆长为L的摆,摆球质量为m,带电量为-q,如果在悬点A放一正电荷q,要使摆球能在竖直平面内做完整的圆周运动,则摆球在最低点的速度最小值应为多少?

摆球运动到最高点时,受到重力mg、库仑力F=K

q2
L2
、绳的拉力T作用,
根据向心力公式可得:T+mg+K
q2
L2
=m
V2
L

由于T≥0,所以有:V≥
gL+K
q2
mL

由于摆在运动过程中,只有重力做功,故机械能守恒.
据机械能守恒定律得:
1
2
m
V 20
=2mgL+
1
2
mV2

解得:v0
5gL+
Kq2
mL

答:摆球在最低点的速度最小值应为
5gL+
Kq2
mL