题目内容

如图所示,倾角为30°的直角三角形的底边BC长为2L,处在水平位置,O为底边中点,斜边AB为光滑绝缘导轨,OD垂直AB.现在O处固定一带正电的物体,让一质量为M、带正电的小球从导轨顶端A静止开始滑下(始终不脱离导轨),测得它滑到D处受到的库仑力大小为F,求它滑到B处的速度和加速度的大小.(重力加速度为g)

解:由几何关系可得,D是AB线段的中点,OD是AB线段的中垂线,故BO=AO,故AB在同一等势面上,所以,q由A到B的过程中电场中电场力作功为零;
根据动能定理,有,解得
在D点,电场力为F=
在B点电场力为
在B点,电荷q受重力、电场力和支持力,在平行AB杆的方向,根据牛顿第二定律,有

解得
a=2
答:小球M滑到B处的速度为,加速度的大小为2
分析:据几何知识分析得到A、B两点在以O为圆心的同一圆周上,两点的电势相等,电荷从A到B过程中只有重力做功,根据动能定理求出质点滑到斜边底端B点时的速度;分析质点q在B点的受力情况,根据牛顿第二定律和库仑定律求出质点滑到斜边底端B点时加速度.
点评:本题难点在于分析A与B两点电势相等,根据动能定理求速度、由牛顿第二定律求加速度都常规思路.
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