Question

如圖所示，真空中存在著強(qiáng)度E = 2.5×102 N/C， 方向豎直向上的勻強(qiáng)電場，在電場內(nèi)一長為L=0.5 m 的絕緣細(xì)線，一端固定在O點(diǎn)，另一端拴著質(zhì)量m=0.5 kg、電荷量q = 4×10-2 C的小球． 現(xiàn)將細(xì)線拉直到水平位置，使小球由靜止釋放，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)細(xì)線受到的拉力恰好達(dá)到它能承受的最大值而斷裂． 取g=10 m/s2．  求：

(1)細(xì)線能承受的最大拉力的大�。�

(2)當(dāng)細(xì)線斷裂后，小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到與O點(diǎn)水平方向距離為L時(shí)，小球距O點(diǎn)的高度．

Answer 1

答案 (1) FT =15 N   (2) 0.625 m

解析：

(1)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為v，對該過程由動(dòng)能定理有：

                                             ①(2分)

在最高點(diǎn)對小球由牛頓第二定律得：

                                            ② (2分)

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

(2)小球在細(xì)線斷裂后，在豎直方向的加速度設(shè)為a，則    ③(2分)

設(shè)小球在水平方向運(yùn)動(dòng)L的過程中，歷時(shí)t，則L=vt                  ④(2分)

設(shè)豎直方向上的位移為x，

則                                                     ⑤(2分)

由①③④⑤解得x=0.125 m                                           (2分)

所以小球距O點(diǎn)高度為x+L=0.625 m                                   (1分)