如图所示,一长为L的绝缘线下端系一个质量为m金属球(电荷量为-q),在细线的悬点O处放一电荷量为+q的点电荷,要使金属球能在竖直平面内做完整的圆周运动,他在最低点的最小速度是多少?
问题描述:
如图所示,一长为L的绝缘线下端系一个质量为m金属球(电荷量为-q),在细线的悬点O处放一电荷量为+q的点电荷,要使金属球能在竖直平面内做完整的圆周运动,他在最低点的最小速度是多少?
答
要使金属球能在竖直平面内做完整的圆周运动,在最高点的最小速度可由下面的公式求出:
kq^2/L^2+mg=mv^2/L
从最高点到最低点,金属球在+q电场中的等势面上移动,电场力不做功,所以只有重力做功,运用动能定理:
mg*2L=mv'^2/2-mv^2/2即可求得最低点的速度v