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如图,将一质量为m,电荷量为+q的小球固定在绝缘杆的一端,杆的另一端可绕通过O点的固定轴转动。杆长为L,杆的质量忽略不计。杆和小球置于水平向右的匀强电场中。小球静止在A点时,绝缘杆偏离竖直方向θ角。已知重力加速度为g。

(1)求电场强度的大小。

(2)将杆拉至水平位置OB,在此处将小球自由释放。求杆运动到竖直位置OC时,小球的速度大小以及杆对小球的拉力大小。

答案

 (1)小球在A点受力平衡,受力图如图

水平方向Tsinθ=Eq

竖直方向Tcosθ=mg

解得E =

(2)设小球经C点时的速度为v,从B点运动到C点

根据动能定理mgL + EqL=

mv2

解得v =

设小球在C点受到杆的拉力为T

根据牛顿第二定律T - mg  = m

解得T = mg(3 +2tanθ)


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