问题 问答题

(附加题)  长为L的细线一端固定一个带正电小球,另一端固定在O点,且处在一匀强电场中,小球受到的电场力等于其重力的

3
倍.当电场的取向合适时,可使小球在与水平方向成30°角的倾斜平面内做圆周运动,求此圆周运动的最大速度以及此时电场的方向.

答案

如图所示,小球在30°倾斜平面内作圆周运动时一定有:

   

3
mgcosθ=mgcos30°

得θ=60°,因此电场力必沿水平向左方向,又因小球带正电,故电场方向也沿水平向左方向.

当速度最小时有:mgsin30°+

3
mgsinθ=m
v2min
L

得 vmin=

2gL

速度由最小到最大得过程中,由动能定理得:

(mgsin30°+

3
mgsinθ)×2L=
1
2
m
v2max
-
1
2
m
v2min

所以,vmax=

10gL

答:此圆周运动的最大速度为

10gL
.此时电场的方向为水平向左.

单项选择题
单项选择题