Question

【題目】如圖所示,長為L的絕緣細(xì)線,一端固定在O點(diǎn),一端拴著質(zhì)量為m、電荷量為的小球,小球所處的空間存在場強(qiáng)大小為(g為重力加速度)方向豎直向上的勻強(qiáng)電場。現(xiàn)將細(xì)線拉直到水平位置,使小球由靜止釋放，當(dāng)小球的速度沿水平方向時,細(xì)線被拉斷,之后小球繼續(xù)運(yùn)動并經(jīng)過P點(diǎn)(圖中未畫出),已知P點(diǎn)與O點(diǎn)間的水平距離為L,不計阻力,求:

(1)細(xì)線被拉斷前瞬間的拉力大小；

(2)O、P兩點(diǎn)間的電勢差.

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)小球受電場力向上，，與重力場合成為等效場，

可得：，

則，方向豎直向上

故小球在等效場運(yùn)動到“等效最低點(diǎn)”時速度最大，即在繩豎直時繩被拉斷

由動能定理：

在“等效最高點(diǎn)”，由牛頓第二定律：

聯(lián)立解得：

(2)繩斷后，小球受等效重力向上，水平速度，做類平拋運(yùn)動

水平：

豎直：

聯(lián)立可知：

由勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)關(guān)系得：