如图所示,空间存在方向竖直向下的匀强电场.长L=0.5m的绝缘细线一端固定于电场中的O点,另一端系一带电荷量q=+4×1
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解题思路:(1)小球通过最高点A,由重力、拉力和电场力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,并结合向心力表达式和电场力F=qE,列式求解匀强电场的大小.

(2)小球从最高点运动到最低点的过程中,根据动能定理求解小球过最低点B的动能.

(1)在电场中,小球通过最高点A,受到重力、竖直向下的电场力和细线的拉力作用,由合力提供向心力.则根据牛顿第二定律得:

qE+mg+TA=m

v2A

L

代入数据,qE=m

v2A

L-mg-TA=

0.1×42

0.5-1-2=0.2N

因F=qE,所以E=[F/q]=

0.2

4×10−5N/C=5000N/C.

(2)小球从A到B,根据动能定理得:(mg+Eq)2L=EKB−

1

2mv2

所以解得小球过最低点B的动能 EKB=2J.

答:

(1)匀强电场的场强大小为5×103N/C.

(2)小球过最低点B的动能为2J.

点评:

本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系;电场强度.

考点点评: 对于圆周运动的问题,往往与牛顿第二定律与受力分析相综合起来进行考查,同时涉及到电场力的表达式.