Question

【題目】如圖所示，水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用長為l的絕緣輕質(zhì)細(xì)繩懸掛一小球，小球質(zhì)量為m，帶電量為+q，將小球拉至豎直位置最低位置A點(diǎn)處無初速釋放，小球?qū)⑾蜃髷[動(dòng)，細(xì)線向左偏離豎直方向的最大角度θ=74°。

(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E；

(2)將小球向左擺動(dòng)的過程中，對(duì)細(xì)線拉力的最大值；

(3)若從A點(diǎn)處釋放小球時(shí)，給小球一個(gè)水平向左的初速度，則為保證小球在運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)線不會(huì)松弛， 的大小應(yīng)滿足什么條件?

Answer 1

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】(1)由于帶電小球所受電場(chǎng)力方向向左，電場(chǎng)線方向也向左，細(xì)線向左偏離豎直方向的最大角度θ=74°，根據(jù)動(dòng)能定理：

解得：E=；

(2)小球運(yùn)動(dòng)的過程中速度最大的位置，由動(dòng)能定理得：

小球在370時(shí)，由重力電場(chǎng)力與細(xì)線的拉力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得：

FTmgsin37°qEcos37°=mv2/L

解得：FT=7mg/4

（3）為保證細(xì)線不會(huì)松弛，小球在與豎直方向的夾角37°的右上方應(yīng)滿足：

根據(jù)動(dòng)能定理： ，

聯(lián)立解得： ；