稿件来源:高途
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必修1
第三章 相互作用
3.5 力的分解
力的分解
如图所示,长为$L$的轻质绝缘细线上端固定在$O$点,下端拴一带电小球,小球质量为$m$、电荷量为$q$。系统处于水平向右的匀强电场中,小球静止在$A$点时,细线与竖直方向的夹角为$\theta=45^\circ $,重力加速度为$g$。
求电场强度的大小$E$;
$\\dfrac{mg}{q}$
"]]对带电小球受力分析,如图所示
由平衡条件有$F_{T}\cos\theta=mg$,$F_{T}\sin\theta=Eq$
解得$E=\dfrac{mg}{q}$
现将小球拉至与$O$点等高的$B$点,由静止释放,求当小球刚运动到最低点$P$时的速度大小,并说明此过程中小球的加速度变化与运动的轨迹。
$2\\sqrt{gL}$,加速度不变沿着与竖直方向成$45^\\circ $角做匀加速直线运动
"]]小球在$B$点所受的合力为$F_{合} =\sqrt{2}mg$,方向与竖直方向成$45^\circ $角,故小球接下来的运动过程中,绳子始终松弛,在$P$点时绳子刚好伸直,故小球由$B$到$P$的过程中,沿着与竖直方向成$45^\circ $角做匀加速直线运动;
小球的加速度为$a=\dfrac{F_{合}}{m}=\sqrt{2}g$
根据运动学公式有$2ax=v_{P}^{2}$
其中$x=\sqrt{2}L$
解得$v_{P}=2\sqrt{gL}$
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