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质量为m的小球带+q电荷,由长为L的绝缘绳系住,在水平向右的匀强电场中最初静止于...

质量为m的小球带+q电荷,由长为L的绝缘绳系住,在水平向右的匀强电场中最初静止于A点,如图所示,已知θ=60°,为了让小球在竖直平内做完整的圆周运动(计算结果可以带根号),问:
(1)场强E的大小.
(2)小球在竖直平内恰好做完整的圆周运动中的最小速度.
(3)为了让小球在竖直平内做完整的圆周运动,则在A点给小球的初速度范围为多少?

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(1)根据共点力平衡求出电场力的大小,从而求出场强E的大小. (2)确定出小球运动的等效最高点,抓住临界情况,即绳子的拉力为零,根据牛顿第二定律求出最小的速度. (3)根据动能定理求出小球在A点的初速度范围. 【解析】 (1)小球受重力、电场力和拉力处于平衡,根据共点力平衡有: tan60°=,所以:E=. (2)小球做圆周运动的等效最高点与A点关于圆心对称.当小球的速度在等效最高点最小时,绳子的拉力为零,此时的合力F合=2mg 根据牛顿第二定律得:2mg= 则:v=. (3)根据动能定理得:2mg.2L= 解得:. 所以:. 答:(1))场强E的大小为. (2)小球在竖直平内恰好做完整的圆周运动中的最小速度为. (3)为了让小球在竖直平内做完整的圆周运动,则在A点给小球的初速度范围为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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