Question

【题目】如图所示，空间有场强E=1.0×102V/m竖直向下的电场，长L=0.8m不可伸长的轻绳固定于O点．另一端系一质量m=0.5kg带正电q=5×10﹣2C的小球．拉起小球至绳水平后在A点无初速度释放，当小球运动至O点的正下方B点时绳恰好断裂，小球继续运动并垂直打在同一竖直平面且与水平面成θ=53°、无限大的挡板MN上的C点．g取10m/s2，试求：

(1)绳子的最大张力；

(2)A、C两点的电势差；

(3)当小球运动至C点时，突然施加一恒力F作用在小球上，同时把挡板迅速水平向右移至某处，若小球仍能垂直打在档板上，所加恒力F的方向及取值范围．

Answer 1

【答案】（1）30N（2）125V（3）F与竖直方向的夹角为0≤α≤1270；F≥8N

【解析】试题分析：（1）小球到B点时速度为v，A到B由动能定理：

解得： F=30N

（2）高AC高度为hAC，c点速度为v1

U=EhAC

解得U=125V

（2）加恒力后，小球做匀速直线运动或者匀加速直线运动，设F与竖直方向夹角为α，当小球匀速直线运动时α=0，当小球匀加速直线运动时，F的最小值为F1，F没有最大值

F与竖直方向的最大夹角为α=1800-θ=1270

0≤α≤1270

F≥8N