精英家教網(wǎng)如圖所示,用長為l的絕緣細線拴一個質(zhì)量為m.帶電量為+q的小球(可視為質(zhì)點)后懸掛于O點,整個裝置處于水平向右的勻速電場E中.將小球拉至懸線呈水平的位置A后,由靜止開始將小球釋放,小球從A點開始向下擺動,當(dāng)懸線轉(zhuǎn)過與豎直方向成300角到達位置C時,速度恰好為零.求:
(1)A.C兩點的電勢差UAC
(2)電場強度E大;
(3)小球到達最低點B時,懸線對小球的拉力T.
分析:(1)小球從A到C的過程中,重力做正功mgLcos30°,電場力做功為qUAc,動能的變化量為零,根據(jù)動能定理求解電勢差UAC
(2)根據(jù)電場強度與電勢差的關(guān)系U=Ed求解場強.式中d是AC沿電場線方向的距離,d=L+Lcos60°.
(3)利用動能定理求出在B點的速度,再利用圓周運動的知識,即牛頓第二定律求拉力T.
解答:解:(1)以小球為研究對象,受重力、拉力和電場力,小球從A到C的過程中,由動能定理得:
mgLcos30+qUAC=0-0
解得:UAC=-
3
mgL
2q

(2)有幾何關(guān)系可知,AC 沿電場方向的距離d=Lsin30°+L…①
由勻強電場場強E=
UCA
d
…②
又因為UAC=-UCA…③
聯(lián)立①②③解之得:E=
mg
3
q
…④
(3)以小球從A到B為研究過程,設(shè)小球在B點的速度為v,拉力為T.
由動能定理得:mgL-EqL=
1
2
mv2
…⑤
小球在B點由牛頓第二定律得:T-mg=
mv2
L
…⑥
聯(lián)立④⑤⑥解得:T=(3-
2
3
3
)mg
答:1)A.C兩點的電勢差UAC為-
3
mgL
2q

(2)電場強度E大小
mg
3
q

(3)小球到達最低點B時,懸線對小球的拉力為(3-
2
3
3
)mg.
點評:解決本題關(guān)鍵要掌握動能定理和電場力做功W=qU、電場強度與電勢差的關(guān)系式U=Ed.
練習(xí)冊系列答案
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如圖所示,用長為L的輕繩懸掛一質(zhì)量為m的小球,對小球再施加一個力,使繩與豎直方向成β角并繃緊,小球處于靜止?fàn)顟B(tài),此力最小值為
mgsinβ
mgsinβ

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(2003?珠海模擬)如圖所示,用長為L的輕繩懸掛一個質(zhì)量為m的小球,對小球再施加一個力,使繩與豎直方向成β角并繃緊,小球處于靜止?fàn)顟B(tài),此力最小為( 。

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如圖所示,用長為L的細繩懸掛一個質(zhì)量為m的小球,懸點為O點,把小球拉至A點,使懸線與水平方向成30°角,然后松手,問:小球運動到懸點的正下方B點時,懸線中的張力為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2012?昌平區(qū)二模)如圖所示,用長為L的絕緣細線懸掛一帶電小球,小球的質(zhì)量為m、電荷量為q.現(xiàn)加一水平向左的勻強電場,平衡時小球靜止于M點,細線與豎直方向成θ角.
(1)求勻強電場的電場強度E的大;
(2)在某一時刻細線斷裂,同時質(zhì)量也為m的不帶電的一小塊橡皮泥,以水平向左的速度v0擊中小球并與小球結(jié)合成一體,求擊中后瞬間復(fù)合體的速度大;
(3)若原小球離地高為h,求復(fù)合體落地過程中的水平位移大。

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,用長為L的細繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動,則下列說法中正確的是(  )
A、若小球剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運動,則在最高點的速率為
gL
B、小球在最高點時繩子的拉力不可能為零
C、小球在圓周最高點時所受的向心力一定為重力
D、小球過最低點時繩子的拉力一定小于小球重力

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