Question

如图所示，一个质量为m=1.2×10-3kg的小球带电荷量为q=3.0×10-5C的正电，用长度L=1.0m的细线悬挂于固定

如图所示，一个质量为m=1.2×10-3kg的小球带电荷量为q=3.0×10-5C的正电，用长度L=1.0m的细线悬挂于固定点O上，此装置置于水平向右的匀强电场中，场强的大小E=3.0×102N/C，现将带电小球拉至O点右侧，使悬线伸直并保持水平，然后由静止释放小球．（g取10m/s2）（1）求小球运动到最低点时的动能？（2）求小球运动到最低点时绳的拉力为多大？

Answer 1

（1）对小球，从初始位置运动到最低点的过程重力做正功mgL，电场力做负功-qEL，运用动能定理得：
mgL-qEL=E_k．
解得：
Ek＝1.2×10?3×10×1?3×10?5×3×102×1J=3×10^-3J．
（2）由Ek＝

1

2

mv2解得：
mv2＝2Ek＝6×10?3J．
在最低点，小球受重力和绳的合力提供向心力，根据向心力公式得：
T-mg=m

v2

L

．
解得：
T=m

v2

L

+mg=

6×10?3

1

+1.2×10?3×10N=1.8×10^-2N．
答：
（1）小球运动到最低点时的动能为3×10^-3J；
（2）小球运动到最低点时绳的拉力为1.8×10^-2N．