真空中有水平向右的勻強(qiáng)電場，質(zhì)量為m的帶正電小球，用長為l的絕緣細(xì)線懸于O點(diǎn)，現(xiàn)將小球用絕緣手柄拉到O點(diǎn)的正上方（線剛好拉直）A點(diǎn)由靜止釋放，如右圖所示。已知小球所受電場力大小F=mg，當(dāng)小球運(yùn)動到與O點(diǎn)等高處B時(shí)，線被繃緊，水平方向速度立即變?yōu)榱�，此后小球繞O點(diǎn)擺動。

求：（1）小球從釋放到細(xì)線拉直前瞬間做何種運(yùn)動？運(yùn)動方向與豎直方向成多大角度？

（2）小球運(yùn)動到最低點(diǎn)C時(shí)，線對小球的拉力T的大�。�

（3）小球在擺動過程中的最大高度H（以O(shè)點(diǎn)所在水平面為參考面）。

解：（1）小球從釋放到到達(dá)B點(diǎn)線繃緊前所受重力、電場力恒定，故做勻加速直線運(yùn)動。

小球受力如圖所示，則tanα==1，α=45°。

（2）小球從A點(diǎn)釋放到B點(diǎn)在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動，線拉緊時(shí)豎直分速度不變設(shè)為vy，則2gl=v2y①

此后，小球擺動從B到C，如圖所示，根據(jù)動能定理得mgl-Fl=mv2c-mv2y②

又F=mg ③     

T-mg=m             ④

聯(lián)立①—④得，T=3mg。

（3）因線繃緊后，擺動過程重力、電場力做功，根據(jù)動能定理得

-mgH-Fl(1-cosθ)=0-mvy2,

H=lsinθ,

解得H=l。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場，虛線框外為真空區(qū)域；半徑為R、內(nèi)壁光滑、內(nèi)徑很小的絕緣半圓管ADB固定在豎直平面內(nèi)，直徑AB垂直于水平虛線MN，圓心O恰在MN的中點(diǎn)，半圓管的一半處于電場中．一質(zhì)量為m，可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電電荷量為q的小球從半圓管的A點(diǎn)由靜止開始滑入管內(nèi)，小球從B點(diǎn)穿出后，能夠通過B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)．重力加速度為g，小球在C點(diǎn)處的加速度大小為5g/3．求：
（1）勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E；
（2）小球在B點(diǎn)時(shí)，半圓軌道對它作用力的大小；
（3）要使小球能夠到達(dá)B點(diǎn)正下方C點(diǎn)，虛線框MNPQ的高度和寬度滿足什么條件；
（4）小球從B點(diǎn)計(jì)時(shí)運(yùn)動到C點(diǎn)過程中，經(jīng)多長時(shí)間小球的動能最�。�

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如圖所示，矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場，虛線框外為真空區(qū)域，半徑為R，內(nèi)壁光滑，內(nèi)徑很小的絕緣半圓管ADB固定在豎直平面內(nèi)，直徑AB垂直于水平虛線MN，圓心O恰好在MN的中點(diǎn)，半圓管的一半處于電場中，一質(zhì)量為m，可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電，電荷量為q的小球從半圓管的A點(diǎn)由靜止開始滑入管內(nèi)，小球從B點(diǎn)穿過后，能夠通過B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)，重力加速度為g，小球在C點(diǎn)處的加速度大小為
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g．求：
（1）帶勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E；
（2）小球在到達(dá)B點(diǎn)前一瞬間時(shí)，半圓軌道對它的作用力的大��；
（3）要使小球能夠到達(dá)B點(diǎn)正下方C點(diǎn)，虛線框MNPQ的高度和寬度滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示：矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場，虛線框外為真空區(qū)域；半徑為R、內(nèi)壁光滑、內(nèi)徑很小的絕緣半圓管ADB固定在豎直平面內(nèi)，直徑AB垂直于水平虛線MN，圓心O為MN的中點(diǎn)，半圓管的一半處于電場中．一帶正電的小球從半圓管的A點(diǎn)由靜止開始滑入管內(nèi)，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為m，電量為q，當(dāng)小球達(dá)到B點(diǎn)時(shí)，對管壁的壓力為FN=3mg，重力加速度為g，求：
（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E；
（2）若小球能從矩形框的右邊界NP離開電場，矩形區(qū)域MNPQ的最小面積S．精英家教網(wǎng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

真空中有水平向右的勻強(qiáng)電場，質(zhì)量為m的帶正電小球，用長為l的絕緣細(xì)線懸于O點(diǎn)，現(xiàn)將小球用絕緣手柄拉到O點(diǎn)的正上方（線剛好拉直）A點(diǎn)由靜止釋放，如右圖所示。已知小球所受電場力大小F=mg，當(dāng)小球運(yùn)動到與O點(diǎn)等高處B時(shí)，線被繃緊，水平方向速度立即變?yōu)榱�，此后小球繞O點(diǎn)擺動。求：

（1）小球從釋放到細(xì)線拉直前瞬間做何種運(yùn)動？運(yùn)動方向與豎直方向成多大角度？

（2）小球運(yùn)動到最低點(diǎn)C時(shí)，線對小球的拉力T的大�。�

（3）小球在擺動過程中的最大高度H（以O(shè)點(diǎn)所在水平面為參考面）。

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