Question

物理电场中的问题

在竖直面内有一场强为E=10000n/c的水平向右匀强电场，一质量为m=0.04kg，所带的电荷量q=3*10^-5c的小球用长为R=0.4m的细绳拴住悬于电场中，当小球平衡时，小球处于右斜下方，问在平衡位置以多大角速度释放小球，能使小球在电场中做完整大的圆周运动?

Answer 1

这是一个合场强问题。易得Eq=0.3N，mg=0.4N。合力为F=0.5N，方向与竖直方向夹角37度。你可以把所画的的图顺时针旋转37度，看到什么，合力F是竖直向下的，即代表撒，现在把二场的力Eq和mg都合成了一个力F，而且是熟悉的竖直方向的圆运动。所以只需考虑合力即可，把F当做新的重力场的重力G'(你也可以求出新的重力加速度g'，但是没必要).则球从下运动到竖直的上面(即是不旋转的原图的绳子的方向与圆的焦点)重力势能增加F*2R=0.5*2*0.4=0.4J;由于绳子是软性的(不是像杠杆那样是刚性的)所以球要绕过最高点必须有个最小速度，满足m*v^2/R=mg'=F，则需要的动能是E动=(1/2)*m*v^2=(1/2)*R*F=0.1J,则总共所需能量E=0.4+0.1=0.5J。不知你懂了没有，以后加入磁场也是一样的，都是合场强问题。