如图所示,质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B.支架的两直角边长度均为L,可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,空气阻力不计.设A球带正电,电荷量为q,B球不带

问题描述:

如图所示,质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B.支架的两直角边长度均为L,可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,空气阻力不计.设A球带正电,电荷量为q,B球不带电,处在竖直向下的匀强电场中.开始时OA边处于水平位置,由静止释放,当杆OA转过37°时,小球A的速度最大,则匀强电场的场强E的大小为 ___ N/C;若在转动过程中杆OA所能转过的最大角度为θm,则cosθm= ___ .(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)

A、B两个小球同样转动,线速度大小相等,A带电q时,转过37°角度,两个球速度最大,根据对称性,转过74°速度重新减为零,运用动能定理,有
(qE+mg)Lsin74°-2mgL(1-cos74°)=0
其中:sin74°=2sin37°•cos37°=

24
25
,cos74°=cos237°-sin237°=
7
25

解得:
E=
mg
2q
N/C
由上知,杆OA所能转过的最大角度为θm=74°,cosθm=
7
25

故答案为:
mg
2q
N/C,
7
25