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真空中有水平向右的匀强电场,质量为m的带正电小球,用长为l的绝缘细线悬于O点,现将小球用绝缘手柄拉到O点的正上方(线刚好拉直)A点由静止释放,如右图所示。已知小球所受电场力大小F=mg,当小球运动到与O点等高处B时,线被绷紧,水平方向速度立即变为零,此后小球绕O点摆动。

求:(1)小球从释放到细线拉直前瞬间做何种运动?运动方向与竖直方向成多大角度?

(2)小球运动到最低点C时,线对小球的拉力T的大小;

(3)小球在摆动过程中的最大高度H(以O点所在水平面为参考面)。

解:(1)小球从释放到到达B点线绷紧前所受重力、电场力恒定,故做匀加速直线运动。

小球受力如图所示,则tanα==1,α=45°。

(2)小球从A点释放到B点在竖直方向做匀加速直线运动,线拉紧时竖直分速度不变设为vy,则2gl=v2y①

此后,小球摆动从B到C,如图所示,根据动能定理得mgl-Fl=mv2c-mv2y②

又F=mg ③     

T-mg=m             ④

联立①—④得,T=3mg。

(3)因线绷紧后,摆动过程重力、电场力做功,根据动能定理得

-mgH-Fl(1-cosθ)=0-mvy2,

H=lsinθ,

解得H=l。

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场,虚线框外为真空区域;半径为R、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内,直径AB垂直于水平虚线MN,圆心O恰在MN的中点,半圆管的一半处于电场中.一质量为m,可视为质点的带正电电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内,小球从B点穿出后,能够通过B点正下方的C点.重力加速度为g,小球在C点处的加速度大小为5g/3.求:
(1)匀强电场场强E;
(2)小球在B点时,半圆轨道对它作用力的大小;
(3)要使小球能够到达B点正下方C点,虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件;
(4)小球从B点计时运动到C点过程中,经多长时间小球的动能最小.

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g.求:
(1)带匀强电场场强E;
(2)小球在到达B点前一瞬间时,半圆轨道对它的作用力的大小;
(3)要使小球能够到达B点正下方C点,虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件?

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(1)匀强电场的电场强度E;
(2)若小球能从矩形框的右边界NP离开电场,矩形区域MNPQ的最小面积S.精英家教网

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(1)小球从释放到细线拉直前瞬间做何种运动?运动方向与竖直方向成多大角度?

(2)小球运动到最低点C时,线对小球的拉力T的大小;

(3)小球在摆动过程中的最大高度H(以O点所在水平面为参考面)。

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