Question

在平行于紙面方向上有一勻強電場，一根長為L，不可伸長的不導電細繩的一端連著一個帶電的小球，另一端固定于O點．如圖所示．給小球一個初速度，小球可以在豎直平面內作勻速圓周運動，現將電場沿水平軸轉動900，而電場強弱不變，則小球要在豎直平面內作完整的圓周運動，運動過程中速率至少應大于或等于______

Answer 1

【答案】分析：據題，電場未轉動前，小球在豎直平面內作勻速圓周運動，則重力與電場力平衡．小球要在豎直平面內作完整的圓周運動，繩子拉力不能為零，當繩子的拉力剛好為零，由重力與電場力的合力提供向心力，速度最小，由牛頓第二定律求出最小的速度值．
解答：解：電場未轉動前，小球在豎直平面內作勻速圓周運動，重力與電場力平衡，則有F=mg
將電場沿水平軸轉動90°時，當繩子的拉力剛好為零，如圖，由重力和電場力的合力提供向心力，小球在這個位置速度最小，根據牛頓第二定律得
    =m
又F=mg
解得v=
故答案為：
點評：本題中小球速度最小的位置，稱為物理的最高點，與地理的最高點不一定重合，小球只要能通過物理最高點，就能做完整的圓周運動．