Question

（10）如圖所示，空間存在著電場強度、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于O點，另一端拴著質量m=0.5kg、電荷量的小球�，F將細線拉至水平位置，將小球由靜止釋放，當小球運動到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。求：
（1）小球運動到圓周最高點的速度；
（2）細線能承受的最大拉力值；
（3）當細線斷后，小球繼續(xù)運動到與O點水平方向的距離為L時，小球距離O點的高度。

Answer 1

（1）  （2）（3）y=0.625m

（1）由小球向上運動，知小球帶正電，設小球到達圓周最高點速度為 v
從水平位置到圓周最高點過程，由動能定理：         2分
                                               1分
（2）在圓周最高點，設細線最大承受力為 F_m
對小球：                                 2分
                                                   1分
（3）細線斷裂后，小球在豎直方向的加速度為a
                                           1分
小球在水平方向做勻速直線運動
                                                  1分
豎直位移是                                         1分
解得   y=0.625m
本題考查帶電粒子在電場中的圓周運動，由小球向上運動，知小球帶正電，設小球到達圓周最高點速度為 v，在運動到最高點的過程中，重力和電場力做功，由動能定理可求得最高點速度大小，在最高點由繩子的拉力、電場力、重力的合力提供向心力，可求得繩子拉力大小，繩子斷裂后小球做類平拋運動，豎直方向的加速度由重力和電場力的合力提供，水平方向勻速運動，由平拋運動規(guī)律可求解