如图所示,在场强为E=10^4N/C的水平向右匀强电场中,有一根长L=15cm的细线,一端固定在O点, 5
另一端系一个质量m=3g,带电量q=2×10-6C的小球,当细线处于水平位置时,小球从静止开始释放。1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少?2)若取A...
另一端系一个质量m=3g,带电量q=2×10-6C的小球,当细线处于水平位置时,小球从静止开始释放。1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少? 2)若取A点电势为零,小球在B点的电势能、电势分别为多大?3)小球到B点时的速度为多大?绳子张力为多大?要过程谢谢!
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(1)Ep=mgh=0.pp3×10×(-0.15)=-4.5×10^-3J 重力势能减小4.5×10^-3J
Ep电=qEL=2×10^4×0.15=3×10^-3J 电势能增加3×10^-3J
(2)Ep电=qEL=2×10^4×0.15=3×10^-3J 电势能为3×10^-3J
电势=Ep/q=2×10^-6×0.15=1500V 电势为1500V
(3)1/2m√B²-1/2m√0²=mgh-qEL
1/2×0.003×√B²-0=-4.5×10^-3-3×10^-3
∴√B=1m/s
T-mg=m√B/L
T-0.003×10=0.003×1²/0.15
∴T=5×10^-2N
Ep电=qEL=2×10^4×0.15=3×10^-3J 电势能增加3×10^-3J
(2)Ep电=qEL=2×10^4×0.15=3×10^-3J 电势能为3×10^-3J
电势=Ep/q=2×10^-6×0.15=1500V 电势为1500V
(3)1/2m√B²-1/2m√0²=mgh-qEL
1/2×0.003×√B²-0=-4.5×10^-3-3×10^-3
∴√B=1m/s
T-mg=m√B/L
T-0.003×10=0.003×1²/0.15
∴T=5×10^-2N
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E=10^4牛 / 库,L=15厘米=0.15米,m=3克=0.003千克,q=2*10^(-6) 库仑
1)因小球带正电,它受到的电场力方向是水平向右,所以小球摆下来时,绳子始终是拉直的。
在从A到B的过程中,重力做正功,重力势能减少,减少量是
ΔEp重=mgL=0.003*10*0.15=4.5*10^(-3) 焦耳
电场力做负功,电势能是增加的,增加量是 ΔEp电=qEL=2 *10^(-6) * 10^4 * 0.15=3*10^(-3) 焦耳
2)若取A点电势为0,即 UA=0,那么B点的电势就是正值,由 UBA=UB-UA=E*L 得
B点电势为 UB=E*L=10^4 * 0.15=1.5*10^3 伏特
小球在B点的电势能是 EpB电=q*UB=2 *10^(-6) *1.5*10^3=3*10^(-3) 焦耳
3)设小球在B点时的速度是 V,绳子拉力大小是 T
则由动能定理 得
mgL-qEL=m*V^2 / 2-0
即 4.5*10^(-3)-3*10^(-3)=0.003*V^2 / 2
得小球在B点的速度是 V=1 m/s
在B点处,由向心力公式 得
T-mg=m*V^2 / L
即 T-0.003*10=0.003*1^2 / 0.15
得绳子拉力大小是 T=0.05牛
1)因小球带正电,它受到的电场力方向是水平向右,所以小球摆下来时,绳子始终是拉直的。
在从A到B的过程中,重力做正功,重力势能减少,减少量是
ΔEp重=mgL=0.003*10*0.15=4.5*10^(-3) 焦耳
电场力做负功,电势能是增加的,增加量是 ΔEp电=qEL=2 *10^(-6) * 10^4 * 0.15=3*10^(-3) 焦耳
2)若取A点电势为0,即 UA=0,那么B点的电势就是正值,由 UBA=UB-UA=E*L 得
B点电势为 UB=E*L=10^4 * 0.15=1.5*10^3 伏特
小球在B点的电势能是 EpB电=q*UB=2 *10^(-6) *1.5*10^3=3*10^(-3) 焦耳
3)设小球在B点时的速度是 V,绳子拉力大小是 T
则由动能定理 得
mgL-qEL=m*V^2 / 2-0
即 4.5*10^(-3)-3*10^(-3)=0.003*V^2 / 2
得小球在B点的速度是 V=1 m/s
在B点处,由向心力公式 得
T-mg=m*V^2 / L
即 T-0.003*10=0.003*1^2 / 0.15
得绳子拉力大小是 T=0.05牛
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