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如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一...

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問題詳情:

如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104 N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一端固定於O點,另一端連接一個質量爲m=0.1 kg的可視爲質點小球,小球帶電量q= +5 ×l0-5 C,現將絕緣細線AO拉至與電場線平行位置,且細線剛好拉直,讓小球從A處靜止釋放,取g= 10 m/s2,求:

如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一...

(1)小球第一次到達O點正下方的B點時細線的拉力F;

(2)小球從A運動到B過程中,小球的最大速度vm;

(3)若讓小球在如圖所示的豎直平面內做完整的圓周運動,則需在A處給小球一個垂直於細線的初速度vo,求vo的最小值.(以上結果可用根式表示)

【回答】

(1)1N    (2)如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一... 第2張m/s    (3)如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一... 第3張m/s

【詳解】

(1)因mg=1N,qE=1N,則小球沿圓弧運動,由A到B由動能定理:如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一... 第4張 解得vB=0,

則F=mg=1N

(2)依題意小球運動到AB圓弧中點C時,速度最大,由A到C由動能定理:如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一... 第5張

解得:如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一... 第6張

 (3)由題意可知,當小球運動到圓周上與C點對稱的D處時,有:如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一... 第7張

由A到D由動能定理:如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一... 第8張

解得:如圖所示,空間某區域存在足夠大的水平方向的勻強電場E=2×104N/C,將一長爲L=1m的不可伸長的絕緣細線一... 第9張

【點睛】

此題是帶電粒子在電場和重力場中的運動問題,因重力和電場力都是恆力,則解題時也可以把它們等效爲一個恆力來處理,然後結合圓周運動的規律求解.

知識點:帶電粒子在電場中的運動

題型:解答題

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