在竖直平面内有水平向右的匀强电场。在电场中有一根长为2m的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系质量为0.04kg、带电荷量为3×10-5C的带电小球(视为质点),它静止时细线与竖直方向成37°角,如图所示。给小球一个初速度,让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点,下列说法正确的是(取cos37°=0.8,g=10m/s2)( )
A.匀强电场的电场强度大小为1×104N/C |
B.小球的动能最小值为0.96J |
C.小球的机械能最小值为1.54J |
D.小球运动过程中的最大电势能为0.96J |
更新时间:2020-03-03 12:39:24
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【知识点】 带电物体(计重力)在匀强电场中的圆周运动
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解题方法
【推荐1】如图所示,在水平向左且足够大的匀强电场中,一长为L的绝缘细线一端固定于O点,另一端系着一个质量为m、电荷量为q的带正电小球,小球静止在M点。现给小球一垂直于OM的初速度v0,使其在竖直平面内绕O点恰好做完整的圆周运动,AB为圆的竖直直径。已知匀强电场的场强大小为,重力加速度为g。当小球第二次运动到B点时细线突然断裂,则下列说法正确的是( )
A.小球做完整的圆周运动时,动能的最小值为 |
B.细线断裂后,小球动能的最小值为 |
C.从细线断裂到小球的动能与B点动能相等的过程中,电势能增加了 |
D.从细线断裂到小球的电势能与B点电势能相等的过程中,重力势能减少了 |
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【推荐2】如图所示,两根细绳OA、OB系一个质量为10kg的带正电小球,小球处于静止状态且离地高度h为2.5m,现给小球施加一个竖直向下的电场并使电场强度缓慢增大,直至某根细绳刚断裂时保持不变,已知OA细绳长为m,且最大承受能力为,OB细绳与水平面成30°,其长1m且最大承受能力为600N,两绳达到最大承受能力将会断开,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.细绳OB先断 |
B.细绳断裂时小球受到的电场力大小为200N |
C.小球做圆周运动时电场力的功率先减小后增大 |
D.小球的最大速度为 |
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【推荐3】如图所示,绝缘光滑圆形导轨固定于竖直面内,半径R=0.4m.空间存在与轨道平面平行的匀强电场.带电小球沿轨道内侧做完整的圆周运动,小球动能最大的位置在A点,圆心O与A点的连线与竖直方向的夹角为θ.在A点时小球对轨道的压力FN=120N,运动过程中小球的最大动能比最小动能多16J.当小球在动能最小位置时突然撤去轨道,并保持其他条件都不变,则经s时间后小球动能与在A点时的动能相等.(不计空气阻力,g取10m/s2,小球所带电荷量保持不变)则下列说法正确的是( )
A.小球在轨道内运动时对轨道的最小压力等于小球重力 |
B.小球在轨道内运动的最小动能为4J |
C.小球的质量为1kg |
D.若θ=60°,则小球受到的电场力为N |
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