Question

如圖所示，空間存在著強(qiáng)度E=2.5×102N/C方向豎直向上的勻強(qiáng)電場，在電場內(nèi)一長為L=0.5m的絕緣細(xì)線，一端固定在O點，一端拴著質(zhì)量m=0.5kg、電荷量q=4×10－2C的小球.現(xiàn)將細(xì)線拉直到水平位置，使小球由靜止釋放，當(dāng)小球運(yùn)動最高點時細(xì)線受到的拉力恰好達(dá)到它能承受的最大值而斷裂.取g=10m/s2.求：

（1）小球的電性；

（2）細(xì)線能承受的最大拉力；

（3）當(dāng)小球繼續(xù)運(yùn)動后與O點水平方向距離為L時，小球距O點的高度。

 

Answer 1

（1）小球的電性為正電；

（2）細(xì)線能承受的最大拉力為15N；

（3）當(dāng)小球繼續(xù)運(yùn)動后與O點水平方向距離為L時，小球距O點的高度0.625m

【解析】

試題分析：（1）由小球運(yùn)動到最高點細(xì)線被拉斷，則說明電場力豎直向上，再由電場線豎直向上，則可判定小球帶正電.

（2）設(shè)小球運(yùn)動到最高點時速度為v，對該過程由動能定理有

在最高點對小球由牛頓第二定律得

解得，T=15N

（3）小球在細(xì)線斷裂后，在豎直方向的加速度設(shè)為a，則

設(shè)小球在水平方向運(yùn)動L的過程中，歷時t，則L=vt

設(shè)豎直方向上的位移為s，則

聯(lián)立解得，s=0.125m

所以小球距O點高度為s+L=0.625m．

考點：帶電粒子在電場中的運(yùn)動、動能定理、牛頓第二定律、圓周運(yùn)動的向心力