如图所示,将长为L的绝缘细线的一端固定定在O点,另一端系一质量为m,带电量为q的带正电的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆),线和竖直方向的夹角为,重力加速

发布时间:2020-08-07 05:04:08

如图所示,将长为L的绝缘细线的一端固定定在O点,另一端系一质量为m,带电量为q的带正电的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆),线和竖直方向的夹角为,重力加速度为g.
(1)求小球圆周运动的速率.
(2)求线的拉力大小.
(3)若某时刻突然加一竖直向上的场强E=mg/q的匀强电场之后,求线的拉力大小.

网友回答

解:
(1)以小球为研究对象,作出力图如图.设小球圆周运动的速率为v,则有
??????? mgtanθ=m
解得?? v=
(2)由力图得,线的拉力大小T=
(3)若突然加一竖直向上的场强E=的匀强电场之后,电场力与重力平衡,小球将以原来的速率、O点为圆心在水平面内做匀速圆周运动,由细线的拉力提供向心力,则由牛顿第二定律得
??? T=m=mgtanθsinθ
答:
(1)小球圆周运动的速率为.
(2)线的拉力大小是.
(3)若某时刻突然加一竖直向上的场强E=的匀强电场之后,线的拉力大小为mgtanθsinθ.
解析分析:(1)小球在水平面内做匀速圆周运动,由重力和细线的拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求解速率.
(2)根据牛顿第二定律求出细线的拉力.
(3)突然加一竖直向上的场强E=的匀强电场之后,电场力与重力平衡,小球将以原来的速率、O点为圆心在水平面内做匀速圆周运动,由细线的拉力提供向心力,由牛顿第二定律求解拉力.

点评:本题是圆锥摆问题,分析受力,作好力图是基础.第(3)问小球状态分析是难点.
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