Question

绝缘细绳的一端固定在天花板上，另一端连接着一个带负电的电量为q、质量为m的小球，当空间建立水平方向的匀强电场后，绳稳定处于与竖直方向成θ=60⁰角的位置，如图22所示。（1）求匀强电场的场强E；（2）若细绳长为L，让小球从θ=30⁰的A点释放，王明同学求解小球运动至某点的速度的过程如下：

据动能定理  -mgL（1—cos30⁰）+qELsin30⁰=

 得：                                              

你认为王明同学求的是最低点O还是θ=60⁰的平衡位置处的速度，

正确吗？请详细说明理由或求解过程。

Answer 1

解：（1）小球在θ=60°角处处于平衡，则Eq=mgtanθ………（ 4分）

得  ……………………………（1分）

    方向水平向左  ……………………………………（1分）

（2）王明同学的求解不正确  …………………………（1分）

因为小球在θ=60°处处于平衡，因此小球从θ=30°的A点释放，它不会往A点的左边运动，而是以θ=60°处为中心、以A点为端点来回摆动，即小球不会运动至最低点O  …………………………（1分）                                  

王明同学的求解实际上也不是小球运动到θ=60°的平衡位置处的速度。……………………  （1分）

平衡位置处的速度的正确求解应该是：据动能定理有

  …………………………   （3分）

联解得 ……………………………………………………………………………（1分）