如图所示,一质量为m带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,处于一水平方向的匀强电场中,静止时细
如图所示,一质量为m带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,处于一水平方向的匀强电场中,静止时细线右偏与竖直方向成45°角,位于图中的P点.重力加速度为g,求:(1)...
如图所示,一质量为m带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,处于一水平方向的匀强电场中,静止时细线右偏与竖直方向成45°角,位于图中的P点.重力加速度为g,求:(1)静止在P点时线的拉力是多大?(2)如将小球向右拉紧至与O点等高的A点由静止释放,则当小球摆至P点时,其电势能如何变?变化了多少?(3)如将小球向左拉紧至与O点等高的B点由静止释放,则小球到达P点时的速度大小?
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(1)小球静止在P点时由平衡条件得
cos45°=
T=
mg
(2)小球从A到P的过程中,电场力做负功,故其电势能增加
由(1)问得tan45°=
F电=mg
则小球克服电场力做功W=F电L(1-cos45°)
其电势能增加为△EP=△W=
mgL
(3)小球先做匀加速直线运动到达最低点C,
根据动能定理得:
mvC2?0=mgL+F电L vC=2
到达C点后细绳绷紧,小球沿细绳方向的速度变为零,
则vC′=vCsin45° vC′=
从C到P做圆周运动,由动能定理得:
mvP2?
mvC^2=?mgL(1?cos45°)+F电Lsin45°
vP=
cos45°=
mg |
T |
T=
2 |
(2)小球从A到P的过程中,电场力做负功,故其电势能增加
由(1)问得tan45°=
F电 |
mg |
则小球克服电场力做功W=F电L(1-cos45°)
其电势能增加为△EP=△W=
2?
| ||
2 |
(3)小球先做匀加速直线运动到达最低点C,
根据动能定理得:
1 |
2 |
gL |
到达C点后细绳绷紧,小球沿细绳方向的速度变为零,
则vC′=vCsin45° vC′=
2gL |
从C到P做圆周运动,由动能定理得:
1 |
2 |
1 |
2 |
vP=
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