解题思路:(1)小球第一次摆到最低点时速度水平向左,悬线的拉力恰好为零,说明洛伦兹力竖直向上,根据左手定则可判断小球的电性;在下落的过程中只有重力做功,洛伦兹力不做功,可由动能定理求出小球此时的速度,由洛伦兹力和重力的合力提供向心力可求出小球的带电量.
(2)小球第二次经过最低点时,对小球受力分析,找出向心力代入向心力公式即可求出拉力.
(1)小球第一次摆到最低点时速度水平向左,悬线的拉力恰好为零,说明洛伦兹力竖直向上,由左手定则,拇指向上,让磁感线穿过掌心,四指就指向右,故小球带负电.
下落的过程中只有重力做功,洛伦兹力不做功,所以总功为:mgL
设此时速度为v,由动能定理得:
mgL=[1/2mv2
解得:v=
2gL]=
16=4m/s
此时对小球受力分析如图:
所以:F向=F洛-mg
又:F向=m
v2
L;F洛=qvB
即:qvB-mg=m
v2
L代入数据得:
q×4×0.1-1×10-3×10=1×10−3×
42
0.8
解得:q=7.5×10-2C
(2)小球第二次经过最低点时,速度大小不变,方向变为向右
受力分析如图:
F向=F-F洛-mg
又:F向=m
v2
L;
即:F-qvB-mg=m
v2
L代入数据得:
F-7.5×10-2×4×0.1-1×10-3×10=1×10−3×
42
0.8
解得:F=0.06N
故答案为:(1)负;7.5×10-2C
(2)0.06N
点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律;安培力.
考点点评: 此题的关键是对小球受力分析找向心力,易错点在于:认为当细线的拉力为零时认为洛伦兹力等于重力.圆周运动的题目关键在找向心力,只要受力分析好了,找出向心力列式计算即可.