Question

【题目】已知如图，匀强电场方向水平向右，场强E=1.5×106V/m，丝线长L=40cm，上端系于O点，下端系质量为，带电量为的小球，将小球从最低点A由静止释放，求：

(1)小球摆到最高点时丝线与竖直方向的夹角多大？

(2)摆动过程中小球的最大速度是多大？

Answer 1

【答案】(1)最大摆角为74°。(2)

【解析】

(1)在小球运动过程中，重力与电场力是恒定的，则可将此两个力等效成一个力，因此相当于小球受到拉力与等效一个力，类似于“歪摆”，这个“歪摆”．
由于已知电场力

Fe=qE=4.9×10-10×1.5×106N=7.35×10-4 N

而重力

G=mg=1.0×10-4×9.8N=9.8×10-4 N

因此F：G=3：4，所以摆动到平衡位置时丝线与竖直方向成37°角，因此最大摆角为74°．

(2)小球通过“最低点”即平衡位置时速度最大．在摆过程中拉力不做功，等效的力做正功，所以由动能定理：

解之得：

vB=1.4m/s．