(2010•乌鲁木齐二模)如图所示,长为L的绝缘细绳上端固定在O点,下端连接一质量为m的带正电小球,整个装置处在水平向右

(2010•乌鲁木齐二模)如图所示,长为L的绝缘细绳上端固定在O点,下端连接一质量为m的带正电小球,整个装置处在水平向右的匀强电场中.开始时,使细绳处于竖直状态.当给小球一水平向左、大小为v0=
7gl
的初速度后,小球恰好能在竖直平面内做圆周运动.若不考虑运动中细绳的形变量和空气阻力,求细绳对小球拉力的最大值.
亚第斯 1年前 已收到1个回答 举报

烟台易水 幼苗

共回答了16个问题采纳率:87.5% 举报

解题思路:当小球运动到等效最低点时,细绳的拉力最大,根据动能定理求出运动到等效最低点的速度,结合牛顿第二定律求出细绳对小球拉力的最大值.

设重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为θ,则合力的大小F合=
mg
cosθ,
根据[mg/cosθ=m
v2
l],
则等效最高点的速度v=

gl
cosθ,
根据动能定理得,−
mg
cosθ•(l+lcosθ)=
1
2mv2−
1
2mv02,
代入数据解得cosθ=
3
5,
则合力F合=
5
3mg,
根据动能定理得,小球运动到等效最低点过程有:F合l(1−cosθ)=
1
2mv′2−
1
2mv02,
解得v′2=[25gl/3],
根据牛顿第二定律得,F−
5
3mg=m
v′2
l,
解得F=10mg.
答:细绳对小球拉力的最大值为10mg.

点评:
本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系.

考点点评: 本题考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用,确定出小球做圆周运动的等效最高点和等效最低点是解决本题的关键.

1年前

1
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 17 q. 0.345 s. - webmaster@yulucn.com