Question

如图所示，在电场强度E=10⁴N/C的水平匀强电场中，有一根长l=15cm的细线，一端固定在O点，另一端系在一个质量为m=3g，带电荷量q=2×10^-6C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，求小球到达最低点B时对细线的拉力．

Answer 1

分析：小球由最高点到最低点有重力和电场力做功，由动能定理可求得小球在最低点的速度．
小球经过最低点时，由重力的细线的拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求解细线的拉力，再根据牛顿第三定律得到小球对细线的拉力．

解答：解：从A到B过程，由动能定理：mgl-qEl=

1

2

mv²
在最低点，设绳子对小球的拉力为F，则有根据牛顿第二定律得：
F-mg=m

v2

l

联立解得：F=5×10^-2N                           
由牛顿第三定律，小球对绳子的拉力与绳子对小球的拉力是一对相互作用力
所以小球对绳子的拉力为5×10^-2N．                 
答：小球到达最低点B时对细线的拉力是5×10^-2N．

点评：带电物体在电场中的运动若不涉及时间时，动能定理是最佳解题选择．对于圆周运动，确定向心力的来源是求解的关键．