Question

【題目】在光滑絕緣的水平面上放置一個質量m=0.2kg、帶電荷量q=5×10-4C的帶正電小球，小球系在長L=0.5m的絕緣細線上，線的另一端固定在O點．整個裝置置于勻強電場中，電場方向與水平面平行且沿OA方向，如圖所示（此圖為俯視圖）．現給小球一個初速度使其繞O點做圓周運動，小球經過A點時細線的張力F=140N，小球在運動過程中，最大動能比最小動能大20J，小球可視為質點．

（1）求電場強度的大小．

（2）求運動過程中小球的最小動能．

（3）若小球運動到動能最小的位置時細線被剪斷，則小球經多長時間其動能與在A點時的動能相等，此時小球距A點多遠．

Answer 1

【答案】（1）4×104N/C；（2）10J；（3）經s其動能與在A點時的動能相等，此時小球距A點為m．

【解析】

（1）當電場力做正功最多時動能最大，而最大的正功為，根據題意有：

代入數據得

（2）在A處動能最大，A處：

A點關于O的對稱點B處動能最小，則最小動能

代入數據得.

（3）B點動能最小，在B點：

代入數據得.

當動能相等時，斷線后球做類平拋運動：

入數據得： s，

答：（1）電場強度E的大小為；

（2）運動過程中小球的最小動能為10J；

（3）若小球運動到動能最小的位置時細線被剪斷，則小球經s其動能與在A點時的動能相等，此時小球距A點為m．