(2006•永州模拟)如图所示,一带正电的小球系于长为l的不可伸长的轻线一端,线的另一端固定在O点,它们处在匀强电场中,

(2006•永州模拟)如图所示,一带正电的小球系于长为l的不可伸长的轻线一端,线的另一端固定在O点,它们处在匀强电场中,电场的方向水平向右,电场强度的大小为E.已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力.现先把小球拉到图中的P1处,使轻线拉直,并与电场强度方向平行,然后由静止释放小球,求小球到达与P1点等高的P2点时速度的大小.
xiaoshengyi 1年前 已收到1个回答 举报

stohk 春芽

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解题思路:小球在电场力和重力的作用下做匀加速运动,当绳被拉直的时候,小球沿着绳的速度大小突然变为零,只剩切向速度而继续做圆周运动,从绳被拉直到到达P2的过程中,根据动能定理可以求得到达P2时速度的大小.

由静止释放小球,小球受到竖直向下的重力和水平向右的电场力,沿着两个力的合力方向做匀加速直线运动
∵F=qE=mg
∴小球沿直线运动到最低点P,设其到达P点时的速度大小为v,则有:
mgl+qEl=[1/2]mv2
∴v=2
gl
小球在P点因线的拉力作用,使得速度的竖直分量突变为0,以水平分量vcos45°继续向右运动.
设到达P2点的速度为v1,则由动能定理得:
qEl−mgl=
1
2m
v21−
1
2m(vcos450)2
∴v1=
2gl.
答:小球到达与P1点等高的P2点时速度的大小是
2gl.

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 在小球运动的全过程中是不能应用动能定理来计算的,因为在绳被拉直的时候,球的动能有损失,这是本题常出错的地方.

1年前

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