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如圖所示,整個空間充滿沿水平向右方向的勻強電場,電場中有一固定點O,用一根長度為L=0.40m的絕緣細線把質量為m=0.10kg、帶有正電荷的金屬小球掛在O點,小球靜止在B點時細線與豎直方向的夾角為θ=37°.現(xiàn)將小球拉至位置A使細線水平后由靜止釋放,求:(sinθ=0.6,cosθ=0.8,tanθ=0.75,g=10m/s2
(1)電場力的大?
(2)小球運動通過最低點C時的速度大?
(3)小球通過最低點C時細線對小球的拉力大?
(4)若要使小球能在豎直平面內做完整的圓周運動,則須使小球有初速度,若在A處給小球一豎直向下的速度v0,其值至少應為多少?
(1)小球受到電場力qE、重力mg和繩的拉力作用處于靜止,根據共點力平衡條件有:
F=qE=mgtan37°=0.1×10×0.75N=0.75N;
(2)小球從A點運動到C點的過程,根據動能定理有:
mgL-EqL=
1
2
m
v2C

代入數(shù)據解得:vC=
2
m/s
在C點,由細線對小球的拉力和重力的合力提供向心力,根據牛頓第二定律得:
T-mg=m
v2C
L

將vC=
2
m/s代入解得:T=1.5N
(4)若能通過圓周上B點關于O點的對稱性時,則能做完整的圓周運動,設對稱點為D,通過D點最小速度為v:
小球恰好通過D點時,由電場力與重力的合力提供向心力,得:
mg
cosθ
=m
v2
L

從A到D的過程,運用動能定理得:
-mgLcosθ-Eq(L+Lsinθ)=
1
2
mv2-
1
2
mv02
代入數(shù)據解得:v0=
21
m/s
答:(1)電場力的大小是0.75N.
(2)小球運動通過最低點C時的速度大小是
2
m/s.
(3)小球通過最低點C時細線對小球的拉力大小是1.5N.
(4)若要使小球能在豎直平面內做完整的圓周運動,則須使小球有初速度,若在A處給小球一豎直向下的速度v0,其值至少應為
21
m/s.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

對于電場中A、B兩點,下列說法正確的是(    )
A.電勢差的定義式,說明兩點間的電勢差U與電場力做功W成正比,與移動電荷的電量q成反比。
B.A、B兩點電勢差等于將正電荷從A點移到B點電場力所做的功。
C.將1C電荷從A點移到B點,電場力做1J功,兩點電勢差為1V。
D.若電荷由A點移到B點的過程,除受電場力外,還受其他力的作用,電荷電勢能的變化就不再等于電場力所做的功。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖,在一個分布范圍足夠大的水平向右的勻強電場中,用長為L的絕緣輕質細絲線把一個帶電小球懸掛在O點,小球的質量為m,帶電量為q,當小球在A點處于靜止狀態(tài)時,細絲線與豎直方向夾角為θ=30°.現(xiàn)把小球用絕緣工具移動到B位置,使細絲線伸直且水平,無初速釋放小球,試求:
(1)勻強電場的場強大小;
(2)小球經過O點正下方的C點時,細絲線對小球的拉力大;
(3)小球向左能夠到達的最遠位置為D,小球在D位置時,細絲線與豎直方向的夾角α.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,用長為l的絕緣細線拴一個質量為m.帶電量為+q的小球(可視為質點)后懸掛于O點,整個裝置處于水平向右的勻速電場E中.將小球拉至懸線呈水平的位置A后,由靜止開始將小球釋放,小球從A點開始向下擺動,當懸線轉過與豎直方向成30°角到達位置C時,速度恰好為零.求:
(1)A.C兩點的電勢差UAC;
(2)電場強度E大。
(3)小球到達最低點B時,懸線對小球的拉力T.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

圖甲所示有向線段表示電場中的一根電場線,質量為m、電荷量為-q的帶電粒子僅在電場力作用下沿電場線向右運動,經過A點時速度為v0,一段時間后到達與A相距為d的B點,速度減為0,粒子運動的v-t圖象如圖乙所示,下列判斷正確的是( 。
A.A點電勢一定高于B點電勢,可以求出AB電勢差
B.A點電勢一定高于B點電勢,可以求出A點電勢
C.電荷在A點的受到的電場力一定等于在B點的受到的電場力
D.電荷在A點的電勢能一定大于B點的電勢能,可以求出A到B過程中電場力做的功

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在絕緣水平面上有兩個等量異種點電荷+Q和-Q,連線中點為O,以O為中心作一個正方形,四個頂點為a、b、c、d,且ab和cd與兩點電荷的連線平行,如圖所示,則下列說法正確的是( 。
A.a、b兩點的場強相同
B.c、d兩點電勢相等
C.電子在b點的電勢能小于a點的電勢能
D.將電子從b經a、c移到d,電場力做功為0

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

一電量q1=+1.0×10-8C的點電荷,放在A點時所受電場力大小是2.0×10-5N,將它從零電勢O點處移到電場中A點時,需克服電場力做功2.0×10-6J,選取無窮遠處為零電勢點,求:
(1)A點處的電場強度的大小.
(2)電勢差UAO
(3)A點的電勢為多少?
(4)q1電荷在A點的電勢能為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在XOY平面存在有電場,可能是正點電荷電場,也可能是勻強電場.若為勻強電場,則電場線與XOY平面平行;若為點電荷電場,場源電荷放在平面內某個位置.現(xiàn)將一檢驗電荷q放在(0,0)點,受到的電場力大小為F.若將q分別沿x軸及y軸移到A(-3a,0)、B(0,3a)、C(a,0)三點,電場力做功均為W.則( 。
A.XOY空間存在勻強電場,且場強方向平行Y軸
B.q從O點沿x軸移到A的過程中,電場力一直做正動
C.q在B點,受到的電場力大小為
2
5
F
D.q在O、A、B、C四點時,在O點電勢能最低

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

所示,將長為L不帶電的金屬棒放在場強為E的勻強電場中,棒與等勢面的夾角為α,則棒兩端的電勢差最終為(  )
A.ELB.ELcosαC.ELsinαD.0

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