题目内容
如图所示,一根长 L = 1.5m 的光滑绝缘细直杆MN ,竖直固定在场强为 E ==1.0 ×105N / C 、与水平方向成θ=300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=+4.5×10-6C;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B从杆的上端N静止释放,小球B开始运动。(静电力常量
k=9.0×10 9N·m2/C2,取 g =l0m / s2)
小球B开始运动时的加速度为多大?
小球B 的速度最大时,距 M 端的高度 h1为多大?
小球 B 从 N 端运动到距 M 端的高度 h2=0.6l m 时,
速度为v=1.0m / s ,求此过程中小球 B 的电势能改变了多少?
【小题1】
【小题2】
【小题3】△
解析:
由题意可知,带电小球在匀强电场和点电荷非匀强电场这样的叠加场中运动,前两问应用力的观点求解,因库仑力是变力,所以第(3)问只能用能的观点求解。
【小题1】开始运动时小球受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运动,由牛顿第二定律得
解得
代入数据解得
【小题2】小球速度最大时合力为零,即
解得
代入数据解得
【小题3】小球从开始运动到速度为
的过程中,设重力做功为
,电场力做功为
,
库仑力做功为,根据动能定理有
解得
设小球的电势能改变了△
,则
△
△
△
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