(2014•安庆三模)如图所示,质量为m、带电量为+q的小球用轻质绝缘细绳系于足够大的斜面上的O点,绳长为L,斜面绝缘光

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  • 解题思路:(1)对小球进行受力分析,小球在斜面上做匀速圆周运动,受到重力、斜面的支持力和电场力的合力为0,从而求出电场强度;

    (2)绳子断后绳子在斜面上受到的洛伦兹力提供向心力,写出动力学方程,求得小球运动的半径与周期,然后求出小球运动的路程、位移以及电场力做的功.

    (1)根据题意,小球在斜面上做匀速圆周运动,受到重力、斜面的支持力和电场力的合力为0,绳子的拉力提供向心力,则有:mgtanθ=qE

    得:E=

    mgtanθ

    q

    (2)绳子断后绳子在斜面上受到的洛伦兹力提供向心力,设运动的半径为R,得:

    qv0B=

    m

    v20

    R

    得:R=

    mv0

    qB

    而小球做圆周运动的周期:T=

    2πR

    v0=

    2πm

    qB

    由于t=

    πm

    qB=

    1

    2T,所以小球在t时间内在斜面上通过的路程为:

    s=v0t=

    πmv0

    qB

    在此过程中,电场力对小球做功:W=qE•2Rcosθ=

    2m2gv0sinθ

    qB

    由于电场力对小球做正功,所以小球的电势能的减少量△EP为:△EP=W=

    2m2gv0sinθ

    qB

    答:(1)所加匀强电场电场强度的大小是[mgtanθ/q];

    (2)经过时间t=[πm/Bq]小球通过的路程是,小球电势能的变化量是

    2m2gv0sinθ

    qB.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 该题中,明确小球受到重力、斜面的支持力和电场力的合力为0,而后找出向心力是解题的关键.