Question

【题目】如图甲所示，一端连接一质量为1kg的带正电小球的轻杆，可绕固定轴O在竖直面内无摩擦转动。竖直内有方向竖直向下、场强E=1×103N/C的匀强电场。小球运动到最高点时的动能Ek与杆对球的作用力F间的关系如图乙所示。取竖直向下为力F的正方向，重力加速度取g=10m/s2。求：

(1)小球所带的电荷量；

(2)当小球在最高点的速度为6m/s时，其运动到最低点的速度。

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】试题分析：小球在最高点，根据牛顿第二定律和当动能为零时，杆对球的力为： ，联立即可求出小球所带的电荷量；同理小球在最高点，根据牛顿第二定律和动能定理求出运动到最低点的速度。

（1）小球在最高点，根据牛顿第二定律可得：

根据乙图可得，当时，杆对球的力为：

联立解得：

（2）小球在最高点，根据牛顿第二定律可得：

当时，杆对球的力为： 联立解得：

当小球从最高点运动到最低点的过程中，

根据动能定理得：

解得：v2=10m/s