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兩平行板間有水平勻強(qiáng)電場,一根長為L=0.1m,不可伸長的不導(dǎo)電細(xì)繩的一端連著一個質(zhì)量為 m=0.1g、帶電量為q=5x10-6C的小球,另一端固定于O點(diǎn).把小球拉起直至細(xì)線與電場線平行,然后無初速度釋放.已知小球擺到最低點(diǎn)的另一側(cè),線與豎直方向的最大夾角為θ=37°求
(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小
(2)經(jīng)過最低點(diǎn)時,小球?qū)?xì)線的拉力.
分析:(1)根據(jù)動能定理研究小球從釋放到最低點(diǎn)到最低點(diǎn)的另一側(cè)的過程列出等式求出勻強(qiáng)電場的場強(qiáng);
(2)根據(jù)動能定理研究小球從釋放到最低點(diǎn)的過程求出小球到最低點(diǎn)的速度;經(jīng)過最低點(diǎn)時,由重力和細(xì)線的拉力的合力提供小球的向心力,由牛頓第二定律求出細(xì)線對小球的拉力.
解答:解:(1)根據(jù)動能定理研究小球從釋放到最低點(diǎn)到最低點(diǎn)的另一側(cè)的過程列出等式
小球無初速度釋放擺到最低點(diǎn)的另一側(cè)的過程:
mgLcosθ-qEL(1+sinθ)=0-0=0 (θ=30°)
解得:E=
mgcosθ
q(1+sinθ)
=
3
mg
3q
=
2
3
3
N/C≈1.15N/C  ①
(2)根據(jù)動能定理研究小球從釋放到最低點(diǎn)的過程得:
mgL-qEL=
1
2
mv2
小球最低點(diǎn)時由重力和細(xì)線的拉力的合力提供小球的向心力,根據(jù)牛頓第二定律得
F-mg=m
v2
L
 ③
由①②③得:F=
mg(3+3sinθ-2cosθ)
1+sinθ
=3mg-
2
3
mg
3
=(3-
2
3
3
)×10-3N≈1.85×10-3N
答:(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為
2
3
3

(2)經(jīng)過最低點(diǎn)時,小球?qū)?xì)線的拉力約為1.85×10-3N.
點(diǎn)評:本題是帶電物體在電場中圓周運(yùn)動問題,動能定理和向心力結(jié)合是常用的解題方法.常見的題型.對于多過程的問題可能多次應(yīng)用動能定理求解問題.
練習(xí)冊系列答案
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(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)
(2)小球到最低點(diǎn)的速度
(3)經(jīng)過最低點(diǎn)時,細(xì)線對小球的拉力
(4)小球運(yùn)動過程中線的最大張力.

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科目:高中物理 來源:2013屆山東省淄川一中高三12月月考物理試卷(帶解析) 題型:計算題

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(1) 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小
(2)經(jīng)過最低點(diǎn)時,小球?qū)?xì)線的拉力.

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年山東省高三12月月考物理試卷(解析版) 題型:計算題

兩平行板間有水平勻強(qiáng)電場,一根長為L=0.1m,不可伸長的不導(dǎo)電細(xì)繩的一端連著一個質(zhì)量為 m=0.1g、帶電量為q=5x10-6C的小球,另一端固定于O點(diǎn).把小球拉起直至細(xì)線與電場線平行,然后無初速度釋放.已知小球擺到最低點(diǎn)的另一側(cè),線與豎直方向的最大夾角為θ=37°求

(1) 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小

(2)經(jīng)過最低點(diǎn)時,小球?qū)?xì)線的拉力.

 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)
(2)小球到最低點(diǎn)的速度
(3)經(jīng)過最低點(diǎn)時,細(xì)線對小球的拉力
(4)小球運(yùn)動過程中線的最大張力.
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