Question

如图所示，水平向左的匀强电场中，用长为的绝缘轻质细绳悬挂一小球，小球质量m，带电量为，将小球拉至竖直位置最低位置A点处无初速释放，小球将向左摆动，细线向左偏离竖直方向的最大角度（重力加速度为g，，）

（1）求电场强度的大小E；

（2）将小球向左摆动的过程中，对细线拉力的最大值；

（3）若从A点处释放小球时，给小球一个水平向左的初速度，则为保证小球能做完整的圆周运动，的大小应满足什么条件？

Answer

（1）；（2）；（3）；

【解析】试题分析：（1）由于带电小球所受电场力方向向左，电场线方向也向左，分析小球的受力情况，在此过程中，根据动能定理得：，解得：。

（2）小球运动的过程中速度最大的位置，由动能定理得：

小球在时，由重力电场力与细线的拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律得：

，解得：

由牛顿第三定律可知细线所受的拉力大小为。

（3）当小球能完成完整的圆周运动时，需满足：

根据动能定理有：

由上几式联立解得：

为保证小球在运动过程中，细线不松弛，的大小应满足的条件为：；