Question

如圖所示，空間存在著電場強度E＝2.5×10² N/C、方向豎直向上的勻強電場，在電場內(nèi)一長為L＝0.5 m的絕緣細線一端固定于O點，另一端拴著質(zhì)量m＝0.5 kg、電荷量q＝4×10^－2 C的小球，現(xiàn)將細線拉至水平位置，將小球由靜止釋放，當小球運動到最高點時細線受到的拉力恰好達到它能承受的最大值而斷裂．取g＝10 m/s²。求：
（1）小球的電性。
（2）細線能承受的最大拉力值。
（3）當小球繼續(xù)運動到與O點水平方向的距離為L時，小球距離O點的高度。

Answer 1

解：（1）由小球運動到最高點可知，小球帶正電。
（2）設小球運動到最高點時速度為v，對該過程由動能定理有 (qE－mg)L＝mv² ①
在最高點對小球由牛頓第二定律有 T＋mg－qE＝  ②
由①②式及題目中數(shù)據(jù)可得T＝15 N
 （3）小球在細線斷裂后，在豎直方向的加速度設為a，則 ③
設小球在水平方向運動L過程中，歷時t，則L＝vt  ④
設豎直方向的位移為s，則s＝at²  ⑤
由①③④⑤式及題中數(shù)據(jù)可得s＝0.125 m ，所以小球距O點高度為s＋L＝0.625 m