Question

一长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图15所示的水平向右的匀强电场中，开始时，将线与小球拉成水平，然后释放，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点速度恰好为零．试求：（1）AB两点的电势差U_AB；（2）匀强电场的场强大小；（3）小球到达B点时，细线对小球的拉力大小。

Answer 1

【知识点】 电势差；共点力平衡的条件及其应用；动能定理的应用；电场强度．B3 E2 I1

【答案解析】 (1)(2) (3) 解析：（1）A到B点动能定理， 

                           

（2）                   

                

                

（3）B点速度为0，F_向=0，   

               

【思路点拨】（1）小球从A到B的过程中，重力做正功mgLsin60°，电场力做功为qU_AB，动能的变化量为零，根据动能定理求解电势差U_AB；（2）根据电场强度与电势差的关系U=Ed求解场强．式中d是AB沿电场线方向的距离，d=L-Lcos60°．（3）小球在AB间摆动时具有对称性，B处绳拉力与A处绳拉力相等，研究A处绳子的拉力得到B处绳子的拉力．在A处小球水平方向平衡，由平衡条件求解拉力．