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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=
2
mg
m
=
2
g
2
L=
1
2
at2
,得:t=
2
2
L
a
=
2
2
L
2
g
=
2L
g

(2)小球到达最低点前的瞬间速度为:v=at=2
gL

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°=
2gL

从最低点到A点,由动能定理得:-mgL(1-cos45°)+FLsin45°=Ek-
1
2
mv2

解得:Ek=(
2
+1)mgL
答:(1)小球运动到最低点处的时间是
2L
g

(2)小球运动到A位置时的动能是(
2
+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=
2
mg
m
=
2
g
2
L=
1
2
at2
,得:t=
2
2
L
a
=
2
2
L
2
g
=
2L
g

(2)小球到达最低点前的瞬间速度为:v=at=2
gL

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°=
2gL

从最低点到A点,由动能定理得:-mgL(1-cos45°)+FLsin45°=Ek-
1
2
mv2

解得:Ek=(
2
+1)mgL
答:(1)小球运动到最低点处的时间是
2L
g

(2)小球运动到A位置时的动能是(
2
+1)mgL.
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