Question

水平向右的勻強(qiáng)電場中，用長為R的輕質(zhì)細(xì)線在O點(diǎn)懸掛一質(zhì)量為m的帶電小球，靜止在A處，AO的連線與豎直方向夾角為37°，現(xiàn)給小球施加一個沿圓弧切線方向的初速度V₀，小球便在豎直面內(nèi)運(yùn)動，為使小球能在豎直面內(nèi)完成圓周運(yùn)動，這個初速度V₀至少應(yīng)為多大？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

Answer 1

靜止時對球受力分析如右圖：且F=mgtg37⁰=

3

4

mg，
“等效”場力G’=

(mg)2+F2

=

5

4

mg
與T反向
“等效”場加速度g’=

5

4

g
與重力場相類比可知，小球能在豎直面內(nèi)完成圓周運(yùn)動的臨界速度位置在AO連線B處，且最小的速度vB=

g′R

從B到A運(yùn)用動能定理，可得：G′?2R=

1

2

m

v

20

-

1

2

m

v

2B

即，

5

4

mg?2R=

1

2

m

v

20

-

1

2

m?

5

4

gR
解得：v0=

5

2

gR

答：使小球能在豎直面內(nèi)完成圓周運(yùn)動，這個初速度V₀至少應(yīng)

5

2

gR

．