Question

11．如圖所示，在大小為E，方向豎直向上的勻強電場中，長為L的輕繩一端固定在O點，另一端拴一個帶電荷量+q的小球，已知qE=3mg，要使球能在豎直平面內做完整的圓周運動，球在A點的最小速度應為多大？

Answer 1

分析 根據(jù)對B點受力分析，結合牛頓第二定律，求解B點速度，再由動能定理，結合合力做功，即可求解最小速度．

解答 解：由題意可知，對小球在B點時受力分析，如圖所示，

當繩子的拉力0時，小球所達到的速度最小，
由圓周運動的特點，可知，2mg=m$\frac{{v}_{B}^{2}}{R}$；
代入數(shù)據(jù)，解得，小球在B點的最小速度為：v_B=$\sqrt{2gL}$；
在由B到A過程中，運用動能定理，可知，
$\frac{1}{2}$mv²_min-$\frac{1}{2}$mv_B²=qE•2L-mg•2L
代入數(shù)據(jù)，解得：v_A=$\sqrt{10gL}$；
因此A點的小球最小速度為v_A=$\sqrt{10gL}$；
答：小球在最高點A的最小速度為 $\sqrt{10gL}$

點評 本題考查帶電粒子在帶電場中的運動，注意明確動能定理以及向心力公式的應用，注意明確拉力為零時小球的速度最小．