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如图所示,一质量为m带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,处于一水平方向的...

如图所示,一质量为m带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,处于一水平方向的匀强电场中,静止时细线右偏与竖直方向成45°角,位于图中的P点.重力加速度为g,求:
(1)静止在P点时线的拉力是多大?
(2)如将小球向右拉紧至与O点等高的A点由静止释放,则当小球摆至P点时,其电势能如何变?变化了多少?
(3)如将小球向左拉紧至与O点等高的B点由静止释放,则小球到达P点时的速度大小?

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(1)小球静止在P点时,受到重力、电场力和线的拉力,根据力平衡求解线的拉力. (2)将小球向右拉紧至与O点等高的A点由静止释放,电场力做负功,小球的电势能增加.求出小球克服电场力做功求解. (3)将小球向左拉紧至与O点等高的B点由静止释放,小球将沿着重力与电场力的合力方向做匀加速直线运动,运动位移为L即到达最低点C时,细绳绷紧.当细绳绷紧时,沿细绳方向的速度突然变为零,然后做圆周运动到达P点.根据动能定理求出细绳绷紧前瞬间小球的速度,将速度分解求出小球垂直线方向的分速度,再由动能定理求解小球到达P点时的速度大小. 【解析】 (1)小球静止在P点时由平衡条件得            (2)小球从A到P的过程中,电场力做负功,故其电势能增加             由(1)问得  F电=mg          则小球克服电场力做功W=F电L(1-cos45°)        其电势能增加为△EP=     (3)小球先做匀加速直线运动到达最低点C,       根据动能定理得:         到达C点后细绳绷紧,小球沿细绳方向的速度变为零,         则vC′=vCsin45°       从C到P做圆周运动,由动能定理得: 答:(1)静止在P点时线的拉力是.     (2)如将小球向右拉紧至与O点等高的A点由静止释放,当小球摆至P点时,其电势能增加了.     (3)如将小球向左拉紧至与O点等高的B点由静止释放,小球到达P点时的速度 .
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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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