絕緣細(xì)繩的一端固定在天花板上,另一端連接著一個(gè)帶負(fù)電的電量為q、質(zhì)量為m的小球,當(dāng)空間建立水平方向的勻強(qiáng)電場后,繩穩(wěn)定處于與豎直方向成θ=600角的位置,如圖所示.
(1)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E;
(2)若細(xì)繩長為L,讓小球從θ=30°的A點(diǎn)釋放,王明同學(xué)求解小球運(yùn)動(dòng)至某點(diǎn)的速度的過程如下:
據(jù)動(dòng)能定理-mgL(1-cos30°)+qELsin30°=
1
2
mv2得:v=
2(
3
-1)gL
你認(rèn)為王明同學(xué)求的是最低點(diǎn)O還是θ=600的平衡位置處的速度,正確嗎?請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明理由或求解過程.
分析:(1)小球穩(wěn)定后,細(xì)絲線跟豎直方向夾角為θ,對(duì)小球進(jìn)行受力,根據(jù)力的合成即可求得電場的場強(qiáng).
(2)小球在θ=600處處于平衡,因此小球從θ=300的A點(diǎn)釋放,它不會(huì)往A點(diǎn)的左邊運(yùn)動(dòng),而是以θ=600處為中心、以A點(diǎn)為端點(diǎn)來回?cái)[動(dòng),即小球不會(huì)運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)O.根據(jù)動(dòng)能定理即可解題.
解答:解:(1)小球在θ=600角處處于平衡,根據(jù)平衡條件得:
則Eq=mgtanθ   

得E=
mgtan60°
q
=
3
mg
q

方向水平向左                                  
(2)王明同學(xué)的求解不正確.                        
因?yàn)樾∏蛟讦?600處處于平衡,因此小球從θ=300的A點(diǎn)釋放,它不會(huì)往A點(diǎn)的左邊運(yùn)動(dòng),而是以θ=600處為中心、以A點(diǎn)為端點(diǎn)來回?cái)[動(dòng),即小球不會(huì)運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)O.
王明同學(xué)的求解實(shí)際上也不是小球運(yùn)動(dòng)到θ=600的平衡位置處的速度.  
平衡位置處的速度的正確求解應(yīng)該是:據(jù)動(dòng)能定理有
qE(Lsin60°-Lsin30°)-mg(Lcos30°-Lcos60°)=
1
2
mv2
聯(lián)解得:v=(
3
-1)
gL
         
答:(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小是
3
mg
3q
,方向水平向左.
  (2)王明同學(xué)的求解不正確.平衡位置處的速度是(
3
-1)
gL
點(diǎn)評(píng):本題主要考查了同學(xué)們受力分析的能力以及動(dòng)能定理的直接應(yīng)用,難度不大,屬于中檔題.
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質(zhì)量為m的小球,當(dāng)空間建立水平方向的勻強(qiáng)電場后,繩穩(wěn)定處于與豎直方向成θ=600角的位置,如圖所示。

(1)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E;

(2)若細(xì)繩長為L,讓小球從θ=300A點(diǎn)釋放,王明同學(xué)求解小球運(yùn)動(dòng)至某點(diǎn)的速度的過程如下:

據(jù)動(dòng)能定理  -mgL(1―cos300)+qELsin300=  得:

你認(rèn)為王明同學(xué)求的是最低點(diǎn)O還是θ=600的平衡位置處的速度,正確嗎?請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明理由或求解過程。

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絕緣細(xì)繩的一端固定在天花板上,另一端連接著一個(gè)帶負(fù)電的電量為q、質(zhì)量為m的小球,當(dāng)空間建立水平方向的勻強(qiáng)電場后,繩穩(wěn)定處于與豎直方向成θ=600角的位置,如圖所示。

1.求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E;

2.若細(xì)繩長為L,讓小球從θ=300的A點(diǎn)釋放,王明同學(xué)求解小球運(yùn)動(dòng)至某點(diǎn)的速度的過程如下:

據(jù)動(dòng)能定理  -mgL(1—cos300)+qELsin300=

 得:                                              

你認(rèn)為王明同學(xué)求的是最低點(diǎn)O還是θ=600的平衡位置處的速度,正確嗎?    圖13

請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明理由或求解過程。

 

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年江蘇省淮安中學(xué)高二上學(xué)期期中考試物理試卷(選修)(帶解析) 題型:計(jì)算題

絕緣細(xì)繩的一端固定在天花板上,另一端連接著一個(gè)帶負(fù)電的電量為q、質(zhì)量為m的小球,當(dāng)空間建立足夠大的水平方向勻強(qiáng)電場后,繩穩(wěn)定處于與豎直方向成α=600角的位置,

(1)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E的大。
(2)若細(xì)繩長為L,讓小球從θ=300A點(diǎn)釋放,小球運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過最低點(diǎn)O。王明同學(xué)求解小球運(yùn)動(dòng)速度最大值的等式如下:
據(jù)動(dòng)能定理  -mgL(cos300—cos600)+qEL(sin600—sin300)= —0
你認(rèn)為王明同學(xué)求解等式是否正確?(回答“是”或“否”)  
(3)若等式正確請(qǐng)求出結(jié)果,若等式不正確,請(qǐng)重新列式并求出正確結(jié)果

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絕緣細(xì)繩的一端固定在天花板上,另一端連接著一個(gè)帶負(fù)電的電量為q、質(zhì)量為m的小球,當(dāng)空間建立水平方向的勻強(qiáng)電場后,繩穩(wěn)定處于與豎直方向成θ=600角的位置,如圖所示。(1)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E;(2)若細(xì)繩長為L,讓小球從θ=300的A點(diǎn)釋放,王明同學(xué)求解小球運(yùn)動(dòng)至某點(diǎn)的速度的過程如下:

據(jù)動(dòng)能定理  -mgL(1—cos300)+qELsin300= 

 得:                                             

你認(rèn)為王明同學(xué)求的是最低點(diǎn)O還是θ=600的平衡位置處的速度,正確嗎?請(qǐng)?jiān)敿?xì)說明理由或求解過程。

 

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