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如图所示,将长为L的绝缘细线的一端固定定在O点,另一端系一质量为m,带电量为q的...

如图所示,将长为L的绝缘细线的一端固定定在O点,另一端系一质量为m,带电量为q的带正电的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆),线和竖直方向的夹角为,重力加速度为g.
(1)求小球圆周运动的速率.
(2)求线的拉力大小.
(3)若某时刻突然加一竖直向上的场强E=mg/q的匀强电场之后,求线的拉力大小.

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(1)小球在水平面内做匀速圆周运动,由重力和细线的拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求解速率. (2)根据牛顿第二定律求出细线的拉力. (3)突然加一竖直向上的场强E=的匀强电场之后,电场力与重力平衡,小球将以原来的速率、O点为圆心在水平面内做匀速圆周运动,由细线的拉力提供向心力,由牛顿第二定律求解拉力. 【解析】 (1)以小球为研究对象,作出力图如图.设小球圆周运动的速率为v,则有         mgtanθ=m 解得   v= (2)由力图得,线的拉力大小T= (3)若突然加一竖直向上的场强E=的匀强电场之后,电场力与重力平衡,小球将以原来的速率、O点为圆心在水平面内做匀速圆周运动,由细线的拉力提供向心力,则由牛顿第二定律得     T=m=mgtanθsinθ 答: (1)小球圆周运动的速率为. (2)线的拉力大小是. (3)若某时刻突然加一竖直向上的场强E=的匀强电场之后,线的拉力大小为mgtanθsinθ.
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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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