如图所示,在一个范围较大的匀强电场中,用长为L绝缘丝线将质量为m带电小球系于电场中固定点O处,当小球静止于A时,悬线与竖直方向夹角θ=45°.将小球拉到B时,使线刚水平伸直,然后自由释放小球.求(1)小球运动到最低点处的时间;(2)小球运动到A位置时的动能.
2019-06-26
如图所示,在一个范围较大的匀强电场中,用长为L绝缘丝线将质量为m带电小球系于电场中固定点O处,当小球静止于A时,悬线与竖直方向夹角θ=45°.将小球拉到B时,使线刚水平伸直,然后自由释放小球.
求(1)小球运动到最低点处的时间;
(2)小球运动到A位置时的动能.
优质解答
(1)小球静止在A点时,根据平衡条件得知小球所受的电场力为:F=mg
将小球拉到B自由释放后从B到最低点的过程小球做匀加速直线运动,加速度为:a==g
由L=at2,得:t===
(2)小球到达最低点前的瞬间速度为:v=at=2
由于细线绷紧时,由于细线不能伸长,沿细线方向的速度突然减为零,则细线绷紧后瞬时小球的速度为:v′=vcos45°=
从最低点到A点,由动能定理得:-mgL(1-cos45°)+FLsin45°=Ek-mv′2
解得:Ek=(+1)mgL
答:(1)小球运动到最低点处的时间是;
(2)小球运动到A位置时的动能是(+1)mgL.
(1)小球静止在A点时,根据平衡条件得知小球所受的电场力为:F=mg
将小球拉到B自由释放后从B到最低点的过程小球做匀加速直线运动,加速度为:a==g
由L=at2,得:t===
(2)小球到达最低点前的瞬间速度为:v=at=2
由于细线绷紧时,由于细线不能伸长,沿细线方向的速度突然减为零,则细线绷紧后瞬时小球的速度为:v′=vcos45°=
从最低点到A点,由动能定理得:-mgL(1-cos45°)+FLsin45°=Ek-mv′2
解得:Ek=(+1)mgL
答:(1)小球运动到最低点处的时间是;
(2)小球运动到A位置时的动能是(+1)mgL.