Question

【题目】如图，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC，其下端（C端）距地面高度h=0.8m，有一质量为500g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑，小环离开杆后通过C端的正下方P点，求：

（1）小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；

（2）小环从C运动到P过程中的动能增量；

（3）小环在直杆上匀速运动速度的大小

Answer 1

【答案】（1） （2）4J （3）2m/s

【解析】（1）对带电小环受力分析；因带电小环匀速下滑，加之电场强度水平向左，所以小环带负电．由几何关系可知，小环所受电场力与重力大小相等．

则小环离开直杆后所受的合外力大小为：F合=mg
由牛顿第二定律可得：a＝g＝10m/s2，方向垂直于杆向下（或与水平方向成45°角斜向下）．
（2）设小环从C运动到P过程中动能的增量为△Ek．由动能定理有：WG+WE=△Ek
则电场力做功为零WE=0
所以△Ek=WG=mgh=4J
（3）小环离开杆做类平抛运动．如图所示建立坐标x、y轴

垂直于杆方向做匀加速运动：

平行于杆方向做匀速运动：x＝v0t＝h
解得：υ0=2m/s