Question

【題目】在光滑絕緣水平面上放置一質量m＝0.2 kg、電荷量q＝5×10－4 C的帶正電的小球，小球系在長L＝0.5 m的絕緣細線上，線的另一端固定在O點．整個裝置置于勻強電場中，電場方向與水平面平行且沿OA方向，如圖所示（此圖為俯視圖）．現給小球一初速度使其繞點O做圓周運動，小球經過A點時細線的張力F＝140 N，小球在運動過程中，最大動能比最小動能大20 J，小球視為質點．

（1）求電場強度的大小．

（2）求運動過程中小球的最小動能。

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】

小球帶正電，從A運動到其關于O對稱的點的過程中，電場力做負功，動能減小，所以在A點動能最大，在其對稱點的動能最小，根據動能定理求解電場強度E的大小；在A處動能最大，已知小球經過A點時細線的張力F=140N，由牛頓第二定律和動能的計算式求解A處的動能，再由動能定理得到最小動能。

（1）設A點關于O點的對稱點為B，則小球從A運動到B的過程中，電場力做負功，動能減小，所以在A點動能最大，在B點的動能最小。
小球在光滑水平面上運動的最大動能與最小動能的差值為△Ek=2qEL=20J

代入數據得：E=4×104N/C

（2）在A處動能最大，A處由牛頓第二定律：

A點關于O的對稱點B處動能最小，則最小動能

代入數據得：