题目内容
【题目】如图所示,一光滑绝缘细直杆MN,长为L,水平固定在匀强电场中,电场强度大小为E,方向与竖直方向夹角为θ.杆的M端固定一个带负电小球A,电荷量大小为Q;另一带负电的小球B穿在杆上,可自由滑动,电荷量大小为q,质量为m,现将小球B从杆的N端由静止释放,小球B开始向右端运动,已知k为静电力常量,g为重力加速度,求:
(1)小球B对细杆的压力的大小;
(2)小球B开始运动时加速度的大小;
(3)小球B速度最大时,离M端的距离.
【答案】(1)qEcos θ+mg(2)(3)
【解析】
(1)小球B在垂直于杆的方向上合力为零,则有FN=qEcos θ+mg
由牛顿第三定律知小球B对细杆的压力FN′=FN=qEcos θ+mg
(2)在水平方向上,小球所受合力向右,由牛顿第二定律得:
qEsin θ-=ma
解得:
(3)当小球B的速度最大时,加速度为零,有:
qEsin θ=
解得:
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