如图所示,一条长为L的细线上端固定在O点,下端系一个质量为m的小球,将它置于一个很大的方向水平向右的

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-12
如图,一条长为l的细线上端固定在O点,下端系一个质量为m的小球,将它置于一个很大的匀强电场中,电场强

(1)根据平衡条件可知,小球受电场力方向与场强方向相同,则小球带正电,由平衡条件得 Eq=mgtanα ①则,q=mgtanαE ②将小球由静止释放过程中,重力做正功,电场力做负功,动能的变化量为零,根据动能定理得mgL(1-cosφ)-EqLsinφ=0 ③联立②③式得φ=2α ④(2)在细线与竖直方向成α角时,重力与电场力的合力为F=mgcosα⑤在小球圆周运动的等效最高点D,如图:重力与电场力的合力提供向心力,设此时速度为v1,由牛顿运动定律得,F=mv21L⑥设初速度为v0,从初始位置到速度最小位置的过程应用动能定理,-2mgLcosα-2Eqlsinα=12mv21-12mv20⑦由动量定理得,小球获得的初冲量为:I=mv0 ⑧由①⑤⑥⑦⑧得 I=m5glcosα答:(1)偏角为2α 时,释放小球到最低点速度为零;(2)至少要给小球一个I=m5glcosα的冲量,才能使小球做圆周运动

(1)小球静止时,受重力mg、电场力qE(水平)、绳子拉力T,合力为0
重力和电场力的合力等效为一个”等效重力“,等效重力是 G效=mg / cosa
根据单摆装置振动的对称性,绳子与竖直方向成角度a处是平衡位置,所以当 B=2*a 时,才能使小球在由静止释放后细线到达竖直位置时,小球的速度恰好为零。
(2)在上述的”平衡位置“处,是小球在做圆周运动的等效最低点。设在此处至少要给小球的初速度大小是V0,才能使小球在竖直平面内做完整的圆周运动。
即小球在等效最高点处(与等效最低点在同一条直径),等效重力完全提供向心力(绳子是直的,拉力刚为0),设在等效最高点的速度大小是V
则 G效=m*V^2 / L .................................方程1
从等效最低点到等效最高点,由能量关系得 (也可由动能定理)
G效*2L=(m*V0^2 / 2)-(m*V^2 / 2)......方程2
由方程1和2联立 得 V0=根号(5gL / cosa)

(1)小球静止在B点时,根据平衡条件得
    mgsin45°=Fcos45°
得到,电场力F=mg
从释放点到最低点过程,根据动能定理得
   mgL(1-cosα)-FLsinα=0
 得到,sinα+cosα=1
解得,α=90°
(2)设当小球运动到关于B对称的A点时,临界速度为v A .根据牛顿第二定律得
 Fsin45°+mgsin45°=m
v 2A
L

解得,v A =


  • 如图所示,一长为L的细线上端固定,下端拴一质量为m的带电小球,将它置于...
    答:(1)以小球为研究对象,分析受力,作出力图如图.根据平衡条件得:qE=mgtanθ得到:q=mgE;(3)将细线的偏角由45°向右增大到90°,由静止开始释放后,设小球运动到到悬点正下方位置时速度为v,根据动能定理得mgL-qEL=12mv2-0又qE=mg得到:v=0①又由牛顿第二定律得,T-mg=mv2L②联立①②...
  • 如图所示,一条长为L的绝缘细线上端固定,下端栓一质量为m的带电小球,将...
    答:按矢量合成法则,复合场力F=,方向与竖直方向成30°角.与小球只在重力作用下竖直平面内的圆周运动相类比,可得到该圆周运动的等效最高点为图5中A点.小球在竖直平面内做圆周运动的临界条件为F=,设C点的最小速度为v■,由动能定理得-mg(l+lcos30°)-qElsin30°=,解得v C = ...
  • (12分)如图所示,一长为L的细线,上端固定,下端栓一质量为m、带电量...
    答:(1) (2 (3) (4分) (1) (2分), (1分 , (1分)(2) , 故: ,得: (4分)(3) 得: (4分) O A T本题考查等效重力场问题,把重力和电场力合成作为等效重力场,圆周运动中沿半径方向上的合力提供向心力,列式求解 ...
  • 如图所示,一长为L的细线,上端固定,下端栓一质量为m、带电量为q的带正...
    答:(1)分析小球的受力情况:小球在电场中受到重力、水平向右的静电力F和细线的拉力F1.作出力图,如图.根据平衡条件得:静电力F=mgtanα场强的大小E=Fq=mgtan(90°?60°)q=3mg3q.(2)根据动能定理得:mgLsin60°?qEL(1?cos60°)=3mgL3=12mv2所以:v=2gL3(3)小球在B点时,重力...
  • 如图,一条长为L的的绝缘细 线,上端固定,下端系一质量为m的 带电小球...
    答:方向如图所示。 3、释放小球后小球受电场力和重力作用做匀加速直线运动,由于电场力和重力没变,所以合力方向仍是沿45度方向。 F合=ma 所以a=F合/m=√2g 运动到A点时细线将被拉直,细线提供一个向心力,小球继续向右沿圆弧摆动。 到达A点时的位移s=√2L 同时由加速度和位移的关系,s=0.5at^...
  • 如图所示,一根长为l的细绝缘线,上端固定,下端系一个质量为m的带电小球...
    答:(1)因小球向右偏,所受电场力水平向右,场强也水平向右,所以小球带正电.小球受力情况,如图所示.根 据平衡条件得:qE=mgtanθ得:q= mgtanθ E (2)将细线剪断,小球沿合力方向做匀加速直线运动.剪断细线后小球所受合外力为:F= mg cosθ 根据牛顿第二定律得加速度为...
  • 如图所示,一条长为L的绝缘细线,上端固定,下端系一质量为m的带电小球...
    答:设小球在放手后,经时间 t 到达最低点(这个过程是做匀加速直线运动)。则加速度是 a=F合 / m=(根号2)g (因重力与电场力大小相等、方向相互垂直)合运动位移是 S=(根号2)L 所以由 S=a* t^2 / 2 得 (根号2)L=[ (根号2)g ] * t^2 / 2 那么所求的时间是 t ...
  • 如图所示,一长为L的丝线上端固定,下端拴一质量为m的带电小球,将它置于...
    答:(1)由平衡条件得:小球受到三个力而平衡,合力为0 .所以有tanθ=qE/mg q=mgtanθ/E (2)若细线的偏角增加到φ时,到达竖直位置的过程中,下降高度为h=Lcosφ 水平距离为x=Lsinφ 对这二个位置之间的过程使用动能定理:mgh-qEx=0-0 mgLcosφ=mgtanθ/E*E*Lsinφ mgLcosφ=mgtanθ*...
  • 一条长为L的细线,上端固定,下端拴一质量为m的带电小球,将它置于一匀...
    答:(1)由图可知,小球所受电场力方向水平向右,场强也水平向右,则小球带正电荷.(2)以小球为研究对象,分析受力,作出力图如图.根据平衡条件得 qE=mgtanα得到q= 3 mg 3E (3)将细线的偏角由α向右增大到90°,由静止开始释放后,设小球运动到到悬点正下方位置时速度为v,根...
  • 如图所示,一条长为L的绝缘细线,上端固定,下端系一质量为m的带电小球...
    答:(1)小球受力方向与电场线相同,则为正电,如图所示由题意可知, 小球所受合力为:F合=2mg小球所受电场力与重力大小相等,故有:qE=mg所以小球所带的电荷量为:q=mgE(2)将小球向左拉到水平处可知小球所受重力和电场力的合力沿图中虚线方向,而绳在水平方向对球无弹力,故小球将沿虚线方向...