Question

如图所示，摆球的质量为m=2*10^-4kg,摆长为L=0.8m，悬挂在水平方向的匀强电场中，场强为E=3*10^4N/C，当悬

如图所示，摆球的质量为m=2*10^-4kg,摆长为L=0.8m，悬挂在水平方向的匀强电场中，场强为E=3*10^4N/C，当悬线与竖直方向夹角为37度时，摆球恰好静止在A点，现将小球拉回到竖直方向的O'点然后释放，求：

http://tieba.baidu.com/p/1196655193?pid=14339977499&cid=0#14339977499

这个帖子中的第569L，求解
图

Answer 1

(1)通过受力分析，容易得到tan37'=qE/mg，得到q=5*10^-8C
(2)将重力场与电场合成为一个新的场，称为G'场，大小为g/cos37'，方向为OA向量的方向，则这题变成了在G'场中的一个简单的单摆模型。摆球摆回至最低点，即是G'场中单摆的最高点，得到线的拉力T=mG'cos37'=mg=2*10^-3N。
(3)小球的最大速度则是在G'场中A电位置的时候速度最大，在G'场中由机械能守恒定律得到mG'L(1-cos37')=1/2mv^2，得到最大速度v=2.0m/s.
应该没错吧、、、

追问

第二问就有问题了，这个和单摆似乎没关系，此图是开始做的匀变速直线运动，并非曲线

追答

哦，上面文字题目中是说拉到O'位置，应该是O点正下方吧，但图片给的条件又是拉到B点，我那上面的回答是按照O'点来做的。
下面按照拉到B点做一次：（2）由B点到O'点的过程中（拉力对小球不做功)，对小球由动能定理，qEL+mgL=1/2mv^2，在O'点，T-mg=mv^2/L，得到T=9*10^-3N；
（3）还是将重力场和电场合成下，G'=g/cos37'，在这个新的场中，A点是整个运动过程的最低点，也是在新的场G'中势能与动能转化最大的点（这点类比重力势能与动能的转化可知道），mG'L（1+sin37'）=1/2mv^2，解得v=8.0m/s.

追问

按照图片上的做
）2）问中得到的速度不与绳子垂直，如何分析?

追答

不知道你说的哪一时刻速度不与绳子垂直，那我再把小球运动过程说一遍。
小球拉到B点，它受到电场力和重力，其合力方向为BC方向，小球将沿着BC做匀加速直线运动，这一过程中，绳子为松弛状态，无拉力；在C点，绳子刚好拉直，开始产生拉力，这个拉力是被动力，而电场力和重力的合力的大小方向不变，所以小球将沿着CO' 圆弧运动，这一过程中，小球的速度始终与绳子的拉力垂直，然后到达O'点时，小球有水平向右的速度v，水平方向受到向右的电场力，竖直方向上受到绳子向上的拉力T以及小球重力。

追问

就是拉直那一刻的瞬时速度，不是与绳子垂直的