精英家教網(wǎng)如圖所示,一長為L的絕緣細(xì)線下端系質(zhì)量為m的金屬小球,并帶有-q的電荷量,在細(xì)線的懸點(diǎn)o處放一帶電荷量為+q的點(diǎn)電荷.要使金屬球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),求:
(1)金屬球在最高點(diǎn)的最小速度值是多大?
(2)如果金屬球剛好通過最高點(diǎn),則它通過最低點(diǎn)時(shí)的繩子拉力多大?
分析:(1)小球在最高點(diǎn)處當(dāng)繩子拉力最小時(shí),重力與庫侖力充當(dāng)向心力,由牛頓第二定律可求得最小速度;
(2)由動(dòng)能定理可求得小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度,再由牛頓第二定律求得最低點(diǎn)時(shí)的拉力.
解答:解:(1)小球在最高點(diǎn)繩子的拉力為零時(shí)速度最小,設(shè)最小速度為v1,則有牛頓第二定律可知:
mg+
Kq2
L2
=
m
v
2
1
L

解得:v1=
gL+
Kq2
mL

(2)小球從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中,電場(chǎng)力做功為零;設(shè)最低點(diǎn)的速度為v2,據(jù)動(dòng)能定理有:
2mgL=
1
2
mv22-
1
2
mv12
解得:v2=
5gL+
Kq2
mL

由牛頓第二定律可得:
F2+
Kq2
L2
-mg=
m
v
2
2
L

解得:F2=6mg
答:(1)金屬球在最高點(diǎn)的最小速度值是
gL+
Kq2
mL
;
(2)它通過最低點(diǎn)時(shí)的繩子拉力為6mg.
點(diǎn)評(píng):本題考查動(dòng)能定理及向心力公式,要注意最高點(diǎn)處臨界值為繩子拉力為零時(shí),此時(shí)小球有最小速度.
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1
3
L依然系于O點(diǎn),A再次靜止時(shí)細(xì)線的拉力大小為T2,則兩次細(xì)線拉力的大小關(guān)系( 。

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(1)小球從玻璃管b端滑出時(shí)速度的大。
(2)從玻璃管進(jìn)入磁場(chǎng)至小球從b端滑出的過程中,外力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系;
(3)小球飛離磁場(chǎng)時(shí)速度的方向.

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(1)木塊通過位置A、位置B時(shí)的平均速度大;
(2)木塊前端P在A、B之間運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間.

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