Question

如圖所示，在一沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用絲線在固定點(diǎn)懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使小球帶正電，電量正好使小球的重力為小球所受電場(chǎng)力的倍，現(xiàn)拉開(kāi)小球至絲線正好水平伸直的A位置后自由釋放。求小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B處時(shí)絲線上的拉力大小。

Answer 1

解：由小球帶正電，其電量正好使小球的重力為小球所受電場(chǎng)力的倍，可知小球所受合力與繩子的夾角為銳角，又因其合力為恒定，初速度為零，所以小球從A到C不沿弧線AC運(yùn)動(dòng)，而沿直線AC運(yùn)動(dòng)，設(shè)絲線的長(zhǎng)為L(zhǎng)，小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的速度為v_c，由動(dòng)能定理有：
 ①
小球在C點(diǎn)： ②
小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度為v_B，從C運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中，由動(dòng)能定理有：
 ③
由題意知： ④
小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，絲線的拉力為F，由牛頓第二定律得：
 ⑤
由①②③④⑤得： ⑥