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物理3-5高考真題例題:
【例題1】(2019全國高考理綜Ⅱ,25(3))一質量為m的帶電小球,用長為L的絕緣細線懸掛在水平向右的勻強電場中,靜止時細線與豎直方向成一定角。現將小球拉至懸點正上方,由靜止釋放,小球剛好能在豎直平面內做完整的圓周運動,求:
(1)小球所受電場力的大小;
(2)小球在最低點時拉力的大小。
解析:
(1)小球在最低點時,由牛頓第二定律得:$F_{電} - mg = m\frac{v^{2}}{L}$,解得:$F_{電} = mg + \frac{mv^{2}}{L}$。
(2)小球在最高點時,由平衡條件得:$mg = F_{拉} - F_{電} \times \cos\theta$,解得:$F_{拉} = \frac{mg\cos\theta + mv^{2}}{L}$。
答案:(1)$mg + \frac{mv^{2}}{L}$
(2)$\frac{mg\cos\theta + mv^{2}}{L}$
【分析】
本題考查了帶電小球在豎直平面內做圓周運動問題,應用牛頓第二定律可以解題,本題是一道基礎題。
【技巧】
小球在豎直平面內做圓周運動時,在最高點和最低點受力分析,應用牛頓第二定律可以求出電場力的大小和拉力的大小。
注意事項:小球在最高點時,拉力最小為零,此時電場力與重力平衡;小球在最低點時,拉力最大,此時電場力和重力的合力提供向心力。