2021年上海市高考物理电场复习题
7.如图,xoy直角坐标系构成一竖直平面,其第一、四象限范围内(含y轴)存在方向竖直向下、场强大小E=4.5×103N/C的匀强电场。一个质量m=1.0kg、带电量q=﹣4×103C的小球(可视为质点),用长度l=1.0m的不可伸长的绝缘轻绳悬挂在原点O处。
﹣
现将小球向左拉至坐标为(﹣0.6m,﹣0.8m)的A点处静止释放,绳始终未被拉断,g取10m/s2.求小球:
(1)从A点第一次运动到y轴处时的速度大小;
(2)第一次从y轴向右运动,经过与A点等高处位置的横坐标; (3)第一次离开电场前瞬间绳子受到的拉力大小。
【解答】解:(1)设从A点运动到O点时的速度为v0,A运动到O点过程,由机械能
2守恒定律得:mgh=2????0
1
解得:v0=2m/s
(2)小球所受电场力为:F=qE=18N
????2
因F﹣mg>0,小球做类平抛运动,第一次从O点向右运动到与A点等高处过程,竖
??直方向由牛顿第二定律得:qE﹣mg=ma
2
由位移公式得:h=????1
1
2水平方向:x=v0t1 解得:x=5m
(3)当线刚拉直时有:(v0t)2+(l?2????2)2=l2
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√51
解得:t=0.5s
此时有:x=1m△y=1m
即小球刚好在x轴处绳子拉直,沿绳方向的速度变为0,以垂直绳方向的速度为初速度继续做变速圆周运动, 有:vy=at
2设小球运动到最高点速度为v,由动能定理得:(qE﹣mg)l=????2???????
1
212由牛顿第二定律得:T+mg﹣qE=????2
??
入数据解得:T=40N
由牛顿第三定律知绳子受到的拉力为40N 答:(1)从A点运动到O点时速度大小为2m/s;
(2)第一次从O点向右运动,经过与A点等高处位置的横坐标为√55
m;(3)第一次离开电场前绳子受到的拉力大小为40N。 第 2 页 共 2 页
2021年上海市高考物理电场复习题(7)
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