题目内容
(12分)如图,质量分别为m和2.5m的两个小球A、B固定在弯成角的绝缘轻杆两端,OA和OB的长度均为l,可绕过O点且与纸面垂直的水平轴无摩擦转动,空气阻力不计。设A球带正电,B球带负电,电量均为q,处在竖直向下的匀强电场中,场强大小为. 开始时,杆OA水平,由静止释放。求:
(1)当OA杆从水平转到竖直位置的过程中重力做的功和系统电势能的变化量;
(2)当OA杆与竖直方向夹角为多少时A球具有最大速度?
(1)当OA杆从水平转到竖直位置的过程中重力做的功和系统电势能的变化量;
(2)当OA杆与竖直方向夹角为多少时A球具有最大速度?
(1)重力做功为-1.5mg l,电势能减少了2qEl。
(2)37°
(2)37°
(1)WG=mgl-2.5mg l=-1.5mg l (3分)
We=qEl+ qEl= 2qEl,电势能减少了2qEl (3分)
(2)力矩平衡时,球的速度最大
(mg+qE)lsinθ=(2.5mg-qE)lcosθ (3分)
tanθ=3/4,θ=arctan(3/4)="37° " (3分)
We=qEl+ qEl= 2qEl,电势能减少了2qEl (3分)
(2)力矩平衡时,球的速度最大
(mg+qE)lsinθ=(2.5mg-qE)lcosθ (3分)
tanθ=3/4,θ=arctan(3/4)="37° " (3分)
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