問題詳情:
如圖所示,長度為L的絕緣細線將質量為m、電荷量為q的帶正電小球懸掛於O點,整個空間存在水平向右、電場強度大小為(其中g為重力加速度)的勻強電場,小球可視為質點。
(1)若將小球在A點由靜止釋放,求細線擺起的最大角度;
(2)若小球在最低點A獲得一水平向右速度,為使小球運動過程中細線不鬆弛,求該速度大小應滿足的條件。
【回答】
(1)120°;(2)或
【解析】(1)若將小球在A點靜止釋放,細線擺起的最大角度為,此過程由動能定理得
解得,所以
(2)小球所受重力電場力的合力大小為
與水平方向的夾角為,則有
解得
如果小球獲得水平速度v1後剛好能做完整的圓周運動,在速度最小的位置B(如圖1)滿足
小球從A點運動到B點,由動能定理得
聯立解得
如果小球獲得水平速度v2後來回擺動,則小球剛好能到達C點或D點(如圖2),則小球從A點運動到C點,由動能定理得
或小球從A點運動到D點,由動能定理得
聯立解得
綜上可得或,細線均不會鬆弛。
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:計算題