如图所示,一长为L的绝缘细线下端系质量为m的金属小球,带-q的电荷量,在细线的悬点O处放一带电荷量为+q的点荷.要使金属球能在竖直平面内做完整的圆周运动. 求: (1)金属球在最高

问题描述:

如图所示,一长为L的绝缘细线下端系质量为m的金属小球,带-q的电荷量,在细线的悬点O处放一带电荷量为+q的点荷.要使金属球能在竖直平面内做完整的圆周运动.
求:

(1)金属球在最高点的最小速度值是多大?
(2)如果金属球刚好通过最高点,则它通过最低点时的速度多大?

(1)当小球在最高点绳子拉力为零时速度最小,最小速度为v,根据牛顿第二定律得:
mg+k

q2
L2
=m
v2
L

解得:v=
gL+
kq2
mL
        ①
(2)小球从最高点到最低点的过程中,电场力做功为零,金属球在最高点的速度为V,设最低点的速度为v2
据动能定理有:mg•2L=
1
2
mv22-
1
2
mv2                 ②
联立①②解得:v2=
5gL+
kq2
mL

答:(1)金属球在最高点的最小速度值是
gL+
kq2
mL

(2)如果金属球刚好通过最高点,则它通过最低点时的速度为
5gL+
kq2
mL