Question

【題目】如圖所示，空間存在著強度E =2.5×102N/C方向豎直向上的勻強電場，在電場內一長為L=0.5m的絕緣細線，一端固定在O點，一端拴著質量m=0.5kg、電荷量q=+4×10－2C的小球.現將細線拉直到水平位置，使小球由靜止釋放，當小球運動最高點時細線受到的拉力恰好達到它能承受的最大值而斷裂.取g =10m/s2.求：

（1）細線能承受的最大拉力；

（2）當小球繼續運動到與O點水平方向距離為L時，小球距O點的高度.

Answer 1

【答案】（1）m/s T=15N（2）=0.625m

【解析】試題分析：根據動能定理列式求最高點的速度，在最高點，又繩子的拉力、重力和電場力的合力提供向心力列式求解；繩子斷后小球做類平拋運動．

（1）在最高點，根據動能定理可得

在最高點，小球的向心力由繩子的拉力，重力和電場力的合力充當，故有

聯立解得m/s，T=15N

（2）小球做類平拋運動，

設小球在水平方向運動L的過程中，歷時t，則，由

在豎直方向上，加速度為，故

聯立解得=0.625m