Question

【題目】如圖所示，空間存在著強(qiáng)度E =2.5×102N/C方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)內(nèi)一長(zhǎng)為L=0.5m的絕緣細(xì)線(xiàn)，一端固定在O點(diǎn)，一端拴著質(zhì)量m=0.5kg、電荷量q=+4×10－2C的小球.現(xiàn)將細(xì)線(xiàn)拉直到水平位置，使小球由靜止釋放，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)時(shí)細(xì)線(xiàn)受到的拉力恰好達(dá)到它能承受的最大值而斷裂.取g =10m/s2.求：

（1）細(xì)線(xiàn)能承受的最大拉力；

（2）當(dāng)小球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到與O點(diǎn)水平方向距離為L時(shí)，小球距O點(diǎn)的高度.

Answer 1

【答案】（1）m/s T=15N（2）=0.625m

【解析】試題分析：根據(jù)動(dòng)能定理列式求最高點(diǎn)的速度，在最高點(diǎn)，又繩子的拉力、重力和電場(chǎng)力的合力提供向心力列式求解；繩子斷后小球做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)．

（1）在最高點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理可得

在最高點(diǎn)，小球的向心力由繩子的拉力，重力和電場(chǎng)力的合力充當(dāng)，故有

聯(lián)立解得m/s，T=15N

（2）小球做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，

設(shè)小球在水平方向運(yùn)動(dòng)L的過(guò)程中，歷時(shí)t，則，由

在豎直方向上，加速度為，故

聯(lián)立解得=0.625m