答
(1)小球从A到B的过程中,由动能定理得:
mgL-qEL=mv2
得,v=
代入解得 v=1m/s
(2)摆球经过最低点B时,由细线的拉力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得
F-mg=m
代入解得,F=0.02N
(3)当电场力与重力合力的方向沿细线方向时,摆球的速度最大,设此时细线与竖直方向的夹角为α
则 tanα==
设最大速度为vm,由动能定理得
mgLcosα-qEL(1-sinα)=m
代入解得,vm=m/s=1.414m/s
答:(1)小球到达B点时的速度是1m/s.
(2)小球摆到B点时细线对小球的拉力为0.02N.
(3)小球在从A点摆动到B点过程中的最大速度为1.414m/s.
答案解析:(1)小球从静止开始释放后,重力做正功,电场力做负功,根据动能定理求出小球到达B点时的速度.
(2)小球摆到B点时,由细线的拉力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求出细线的拉力大小.
(3)当电场力与重力合力的方向沿细线方向时,摆球的速度最大,先求出此时细线与竖直方向的夹角,再由动能定理求出最大速度.
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用.
知识点:本题是动能定理和向心力知识的综合,难点是分析速度最大的条件,可与单摆进行类比进行,容易理解.