Question

如图所示，空间存在着电场强度为E=2.5×10²N/C、方向竖直向上的匀强电场，一长为L=0.5m的绝缘细线，一端固定在O点，一端拴着质量m=0.5kg、 电荷量q= 4×10^－2C的小球．现将细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，则小球能运动到最高点．不计阻力．取g=10m/s².求：

（1）小球的电性．

（2）细线在最高点受到的拉力．

（3）若小球刚好运动到最高点时细线断裂，则细线断裂后小球继续运动到与O点水平方向距离为细线的长度L时，小球距O点的高度.

Answer 1

解析：（1）由小球运动到最高点可知，小球带正电   ……………（1分）

（2）设小球运动到最高点时速度为v，对该过程由动能定理有，

                              ①……………（2分）

在最高点对小球由牛顿第二定律得，   ②  ……………（1分）

由①②式解得，T=15N                                  ……………（1分）

（3）小球在细线断裂后，在竖直方向的加速度设为a，则③……（1分）

设小球在水平方向运动L的过程中，历时t，则   ④     …………（1分）

设竖直方向上的位移为s，则               ⑤       …………（1分）

由①③④⑤解得，s=0.125m                                ……………（1分）

小球距O点高度为s+L=0.625m.                                ……………（1分）