问题详情:
如图,在竖直平面内存在竖直方向的匀强电场.长度为l的轻质绝缘细绳一端固定在O点,另一端连接一质量为m、电荷量为+q的小球(可视为质点),初始时小球静止在电场中的a点,此时细绳拉力为2mg,g为重力加速度.
(1)求电场强度E和a、O两点的电势差U;
(2)若小球在a点获得一水平初速度,使其在竖直面内做圆周运动,求小球运动到b点时细绳拉力F的大小.
【回答】
(1),方向竖直向上; (2)
【详解】
(1)小球静止在a点时,由共点力平衡得 mg+2mg=qE
解得 ,方向竖直向上
在匀强电场中,有
则a、O两点电势差
(2) 小球从a点运动到b点,设到b点速度大小为vb,由动能定理得
小球做圆周运动通过b点时,由牛顿第二定律得
联立②⑤⑥式,代入
解得
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:解答题