Question

如图,将一质量为m,电荷量为+q的小球固定在绝缘杆的一端,杆的另一端可绕通过O点的固定轴转动.杆长为L,杆的质量忽略不计.杆和小球置于水平向右的匀强电场中.小球静止在A点时,绝缘杆偏离竖直方向角.已知重力加速度为g.

(1) 求电场强度的大小;

(2) 将杆拉至水平位置OB,在此处将小球自由释放，.求小球的最大速度的大小以及此时杆对小球的拉力.

Answer

(1) ； (2) 与竖直方向成45°角沿杆向上

【解析】

试题分析：（1）根据共点力平衡有：mgtan45°=qE，

解得：

（2）小球到过A点时，有最大速度

根据动能定理得：

解得：

根据牛顿第二定律得：

解得：．方向与竖直方向成45°角沿杆向上

考点：共点力平衡；向心力；动能定理；带电粒子在复合场中的运动

【名师点睛】本题主要考查了共点力平衡、向心力、动能定理、带电粒子在复合场中的运动等相关知识。属于难度较大的题目。 本题考查了共点力平衡、牛顿第二定律和动能定理的综合，知道小球做圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解；小球在复合场中运动，电场力和重力做功，根据动能定理解题更简便。