题目内容

【题目】如图,空间存在水平方向的匀强电场E=2.0×104N/C,在A处有一个质量为0.3kg的质点,所带的电荷量为q=+2.0×10-4C,用一长为L=600cm的不可伸长的绝缘细线与固定点O连接。AO与电场线平行处于水平状态,取g=10m/s2.现让该质点在A处由静止释放,求:

1)释放瞬间质点的加速度;

2)从释放到第一次到达O点正下方过程中质点机械能的变化量;

3)质点第一次到达O点正下方时的速度大小v

【答案】1,方向与水平方向成角斜向下(2)增加24J3

【解析】

(1)在释放的瞬间对质点受力分析,质点受水平向左的电场力 ,竖直向下的重力作用。故合力为:

代入数据解得F=5N,方向与水平方向成斜向左下方.

根据牛顿第二定律可知:

代入数据解得:,方向沿水平方向成斜向左下方

(2)质点从释放到运动到O点正下方的过程中一直做直线运动,其中电场力做正功,电势能减少。根据能量守恒,减少的电势能转化成增加的机械能。故此过程机械能增加量:

(3)由释放到第一次到达O点的过程对质点应用动能定理可得:

代入数据联立解得

答:(1)释放瞬间的加速度为,方向与水平方向成370角斜向下

(2)机械能增加24J

(3)O点正下方的速度为

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