Question

一長為L的細線,上端固定,下端拴一質量為m、帶電荷量為q的小球，處于如圖所示的水平向右的勻強電場中，開始時，將線與小球拉成水平，然后釋放，小球由靜止開始向下擺動，當細線轉過60°角時，小球到達B點速度恰好為零.試求:

(1)AB兩點的電勢差U_AB;

(2)勻強電場的場強大小;

(3)小球到達B點時,細線對小球的拉力大小.

Answer 1

(1)小球由A到B過程中,由動能定理得,mgLsin60°-qU_AB=0

所以U_AB=mgL/2q.

(2)E=mg/q.

(3)小球在AB間擺動,由對稱性知,B處繩拉力與A處繩拉力相等,而在A處,由水平方向平衡有:

T_A=Eq=mg  所以T_B=T_A=mg

或在B處,沿繩方向合力為零,有:T_B=Eqcos60 °+ngcos30°=mg.