Question

在光滑絕緣的水平面上放置一個質(zhì)量m＝0.2 kg、帶電荷量q＝5×10^－4 C的小球，小球系在長L＝0.5 m的絕緣細線上，線的另一端固定在O點．整個裝置置于勻強電場中，電場方向與水平面平行且沿OA方向，如圖所示(此圖為俯視圖)．現(xiàn)給小球一個初速度使其繞O點做圓周運動，小球經(jīng)過A點時細線的張力F＝140 N，小球在運動過程中，最大動能比最小動能大20 J，小球可視為質(zhì)點．

(1)求電場強度的大�。�

(2)求運動過程中小球的最小動能．

(3)若小球運動到動能最小的位置時細線被剪斷，則小球經(jīng)多長時間其動能與在A點時的動能相等？此時小球距A點多遠？

Answer 1

 

(2)在A點處對小球由牛頓第二定律得

F－qE＝m

E_kmin＝E_kA－ΔE_k＝mv－ΔE_k

解得E_kmin＝10 J.。。。。。。。（6分）

(3)設(shè)小球在B處的動能最小，則

E_kmin＝10 J＝mv

解得v_B＝10 m/s。。。。。。。。。（2分）

細線被剪斷后小球做類平拋運動

y＝·t²x＝v_Bt………..(2分)

小球由B點到A點與由B點到過A點的等勢線上的某處所受的靜電力做的功相同，故小球在過A點的等勢線上的某處的動能與在A點時的動能相同，則y＝2L

解得t＝ s，x＝ m.。。。。。。（2分）