Question

【題目】如圖所示,O點(diǎn)固定,長(zhǎng)為L的絕緣輕細(xì)繩的A端有一帶負(fù)電荷的小球,電荷量為q,質(zhì)量為m,水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=.將輕繩拉成水平后自由釋放.(重力加速度為g)求：

（1）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)絕緣輕細(xì)繩給小球的拉力多大？

（2）小球運(yùn)動(dòng)的速度最大時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角多大？（可以用三角函數(shù)表示）

Answer 1

【答案】（1）2mg （2）=

【解析】

（1）小球從靜止釋放到最低點(diǎn)，做圓周運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)到B點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理：

在最低點(diǎn)B，根據(jù)牛頓第二定律：

解得繩子對(duì)小球的拉力大小為：

（2）小球所受重力和電場(chǎng)力為恒力，將這兩個(gè)力合成一個(gè)恒力，當(dāng)與速度垂直時(shí)，此位置小球的速度最大，因?yàn)樵诖宋恢弥��?/span>與速度夾角為銳角，小球一直加速，在此位置之后，二者夾角變?yōu)殁g角，小球一直減速；那么在此位置細(xì)繩與豎直方向的夾角：