如图所示,摆长为L的不可伸长绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为m,带电荷量为+q小球,整个装置处于方向水平向右的匀强电场中,场强大小为E=mg/q,小球的平衡位置在C点,开始时让小球位于与O点同一水平高度的A点,且摆线拉直,然后无初速释放摆球,当小球经过O点正下方B点(图中未画出)的瞬间,因受细线的拉力作用,速度的竖直分量突变为0,水平分量不变.求:(1)小球到达最低时速度的大小及方向.(2)小球到达C点时细线对小球拉力的大小.(用m、g、L表示计算结果)

问题描述:

如图所示,摆长为L的不可伸长绝缘细线,一端固定在O点,另一端系一质量为m,带电荷量为+q小球,整个装置处于方向水平向右的匀强电场中,场强大小为E=mg/q,小球的平衡位置在C点,开始时让小球位于与O点同一水平高度的A点,且摆线拉直,然后无初速释放摆球,当小球经过O点正下方B点(图中未画出)的瞬间,因受细线的拉力作用,速度的竖直分量突变为0,水平分量不变.求:

(1)小球到达最低时速度的大小及方向.
(2)小球到达C点时细线对小球拉力的大小.(用m、g、L表示计算结果)

(1)小球由A点沿着直线做初速度为零的匀加速运动到达O点正下方的B点.由动能定理得:qEL+mgL=12mv2解得v=2gL方向与竖直方向成45°角.(2)小球在经过最低点B的瞬间,因受线的拉力作用,其速度的竖直分量vy突变为...
答案解析:(1)粒子受到的重力等于电场力,两个力的合力与水平方向成45度,故粒子做初速度为零的匀加速直线运动;对从A到最低点过程运用动能定理列式求解即可;(2)小球在经过最低点B的瞬间,因受线的拉力作用,其速度的竖直分量vy突变为零,水平分量vx没有变化;从最低点到C点过程运用动能定理列式求出速度,再根据牛顿第二定律列式求解拉力.
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动.
知识点:本题关键分析清楚粒子的运动规律,然后结合运动的合成与分解、动能定理、牛顿第二定律列式求解.