Question

如图所示，一根长L＝1.5 m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E = 1.0×10⁵ N/C、与水平方向成θ＝30°角的倾斜向上的匀强电场中．杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q = +4.5×10^－6 C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q= +1.0×10^一6 C，质量m = 1.0×10^一2 kg．现将小球从杆的上端N静止释放，小球B开始运动．（静电力常量k = 9.0×10⁹ N·m²／C²，取g＝l0 m/s²)
（1）小球B开始运动时的加速度为多大？
（2）小球B的速度最大时，距M端的高度h₁为多大？
（3）小球B从N端运动到距M端的高度h₂＝0.6l m时，速度为
v＝1.0 m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少？
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Answer 1

（1）小球在N点时，加速度a为：
   代入数据解得：
（2）小球速度最大时，合力为零：
   代入数据解得：
（3）由题知电场力做负功，故小球的电势能增加
由能量守恒可知，小球电势能改变为：

代入数据解得：

解析