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，將細線與小球拉成水平，小球靜止在A點，釋放后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)A、B兩點的電勢差UAB；

(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)mgL/2q　(2)mg/q　(3)mg

解析:　(1)小球由A→B過程中，由動能定理：

mgLsin60°－qUAB＝0，

所以UAB＝mgL/(2q)．

(2)E＝＝mg/q.

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

TA＝Eq＝mg，

所以TB＝TA＝mg，

或在B處，沿細線方向合力為零，有

TB＝Eqcos60°＋mgcos30°＝mg.