如图所示,空间某区域存在足够大的水平方向的匀强电场E=2×104N/C,将一长为L=1m的不可伸长的绝缘细线一...
问题详情:
如图所示,空间某区域存在足够大的水平方向的匀强电场E=2×104 N/C,将一长为L=1m的不可伸长的绝缘细线一端固定于O点,另一端连接一个质量为m=0.1 kg的可视为质点小球,小球带电量q= +5 ×l0-5 C,现将绝缘细线AO拉至与电场线平行位置,且细线刚好拉直,让小球从A处静止释放,取g= 10 m/s2,求:
(1)小球第一次到达O点正下方的B点时细线的拉力F;
(2)小球从A运动到B过程中,小球的最大速度vm;
(3)若让小球在如图所示的竖直平面内做完整的圆周运动,则需在A处给小球一个垂直于细线的初速度vo,求vo的最小值.(以上结果可用根式表示)
【回答】
(1)1N (2)m/s (3)m/s
【详解】
(1)因mg=1N,qE=1N,则小球沿圆弧运动,由A到B由动能定理: 解得vB=0,
则F=mg=1N
(2)依题意小球运动到AB圆弧中点C时,速度最大,由A到C由动能定理:
解得:
(3)由题意可知,当小球运动到圆周上与C点对称的D处时,有:
由A到D由动能定理:
解得:
【点睛】
此题是带电粒子在电场和重力场中的运动问题,因重力和电场力都是恒力,则解题时也可以把它们等效为一个恒力来处理,然后结合圆周运动的规律求解.
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:解答题