Question

【題目】在光滑絕緣水平面上放置一質(zhì)量m＝0.2 kg、電荷量q＝＋5.0×10－4 C的小球，小球系在長L＝0.5 m 的絕緣細線上，細線的另一端固定在O點。整個裝置置于勻強電場中，電場方向與水平面平行且沿OA方向，如圖3所示(俯視圖)�，F(xiàn)給小球一初速度使其繞O點做圓周運動，小球經(jīng)過A點時細線的張力F＝140 N，小球在運動過程中，最大動能比最小動能大ΔEk＝20 J，小球可視為質(zhì)點。

(1)求電場強度的大��；

(2)求運動過程中小球的最小動能；

(3)若小球運動到動能最小的位置時細線被剪斷，則經(jīng)多長時間小球動能與在A點時的動能相等？此時小球距A點多遠？

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】（1）設(shè)A點關(guān)于O點的對稱點為B，則小球從A運動到B的過程中，電場力做負功，動能減小，所以在A點動能最大，在B點的動能最小．
小球在光滑水平面上運動的最大動能與最小動能的差值為△Ek=2qEL=20J
代入數(shù)據(jù)得：E=N/C=4×104N/C
（2）在A處，由牛頓第二定律：F-qE=m，
A處小球的動能為EkA=mvA2=（F-qE）L=×（140-5.0×10-4×4×104）×0.5=30（J）
小球的最小動能為 Ekmin=EkB=EkA-△Ek
代入數(shù)據(jù)得：EkB=30-20=10（J）
（3）小球在B處的動能為 EkB=m vB2
解得：

當(dāng)小球的動能與在A點時的動能相等時，由動能定理可知：y=2L
線斷后球做類平拋運動：