Question

在方向水平向右的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球，另一端固定于O点．把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速释放．已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ（如图）．若只改变场强的方向为竖直向下，其它条件不变，求小球经过最低点时细线对小球的拉力．

Answer 1

【答案】分析：把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速释放．已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ，根据动能定理得出重力与电场力的关系．只改变场强的方向为竖直向下，其它条件不变，根据动能定理求出小球运动到最低点时的速度，根据牛顿第二定律求出细线对小球的拉力．
解答：解：小球运动到最低点时，设细线长度为L，
由牛顿第二定律有：
小球从开始运动到左边最大位置，由动能定理有：mgLcosθ-qEL（1-sinθ）=0
从开始到最低点由动能定理有：
解得：．
答：小球经过最低点时细线对小球的拉力为．
点评：本题考查动能定理和牛顿第二定律的综合运用，知道将电场改为竖直向下时，在最低点靠重力、电场力和和绳子的拉力合力提供向心力．