Question

【题目】如图所示，在竖直平面内，用长为L的绝缘轻绳将质量为m、带电量为+q的小球悬于O点，整个装置处在水平向右的匀强电场中。初始时刻小球静止在P点。细绳与场强方向成角。今用绝缘锤子沿竖直平面、垂直于OP方向打击一下小球，之后迅速撤离锤子，当小球回到P处时，再次用锤子沿同一方向打击小球，两次打击后小球恰好到达Q点，且小球总沿圆弧运动，打击的时间极短，小球电荷量不损失。锤子第一次对小球做功为W1，第二次对球做功为W2。

（1）求匀强电场的场强大小E；

（2）若的值达到最大，分别求W1、W2;

Answer 1

【答案】（1） ；（2）；

【解析】

(1)小球题图中P点合力为零，则有：tanθ=

解得：E=．

(2)等效重力F为重力mg与电场力qE的合力，方向沿OP方向，

为使最大，须使W1最大，W2最小，但细绳不能松弛，所以锤子第一次打击小球后，恰好能使细绳转过90°，这种情况下锤子对小球做功为W1，

根据动能定理有：

解得:

锤子第二次对小球做功使小球从P点运动到Q点，在Q点，小球的等效重力F刚好提供向心力，这种情况下锤子第二次对小球做功为W2

在Q点，

解得：

根据动能定理有：

解得：