问题 计算题

(8分)一长为L的细线,上端固定,下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球,处于如图所示的水平向右的匀强电场中。开始时,将细线与小球拉成水平,小球静止在A点,释放后小球由静止开始向下摆动,当细线转过60°角时,小球到达B点速度恰好为零。试求:

(1)A、B两点的电势差

(2)匀强电场的场强大小;

(3)小球到达B点时,细线对小球的拉力大小。

答案

(1) mgL/2q (2) mg/q (3) mg

题目分析:(1)小球由A→B过程中,由动能定理:

mgLsin60°-qUAB=0

所以UABmgL/(2q)

(2)E=mg/q

(3)小球在AB间摆动,由对称性知,B处细线拉力与A处细线拉力相等,而在A处,由水平方向平衡有

TA=Eq=mg

所以TB=TAmg

或在B处,沿细线方向合力为零,有

TB=Eqcos60°+mgcos30°=mg。

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