如圖，在豎直平面內存在豎直方向的勻強電場．長度為l的輕質絕緣細繩一端固定在O點，另一端連接一質量為m、電荷量為...

問題詳情：

如圖，在豎直平面內存在豎直方向的勻強電場．長度為l的輕質絕緣細繩一端固定在O點，另一端連接一質量為m、電荷量為+q的小球（可視為質點），初始時小球靜止在電場中的a點，此時細繩拉力為2mg，g為重力加速度．

(1)求電場強度E和a、O兩點的電勢差U；

(2)若小球在a點獲得一水平初速度，使其在豎直面內做圓周運動，求小球運動到b點時細繩拉力F的大小.

【回答】

（1），方向豎直向上；  （2）

【詳解】

(1)小球靜止在a點時，由共點力平衡得 mg+2mg＝qE     

解得 ，方向豎直向上       

在勻強電場中，有     

則a、O兩點電勢差      

(2) 小球從a點運動到b點，設到b點速度大小為vb，由動能定理得

小球做圓周運動通過b點時，由牛頓第二定律得

聯立②⑤⑥式，代入

解得

知識點：帶電粒子在電場中的運動

題型：解答題