题目内容

15.如图所示,竖直平面内有两个水平固定的等量同种负点电荷,A、O、B在两电荷连线的中垂线上,O为两电荷连线中点,AO=OB=L,将一带正电的小球由A点静止释放,小球可最远运动至O点,已知小球的质量为m、电量为q.若在A点给小球一初速度,则小球向上最远运动至B点,重力加速度为g.则AO两点的电势差UAO=$\frac{mgL}{q}$,该小球从A点运动到B点的过程中经过O点时速度大小为2$\sqrt{gL}$.

分析 中垂线下方场强向下,上方场强向上,根据电场力做功判断电势能变化;由动能定理求解速度.

解答 解:由题意知从A到O,电场力做正功,电势能减小,从O到B,电场力做负功,电势能增加,故电荷电势能的变化情况为先减小后增大;
设O点速度为V,由动能定理:-mgL+qUAO=0
解得:UAO=$\frac{mgL}{q}$
从O到B,再由动能定理,则有:-mgL-qUOB=0-$\frac{1}{2}$mV2
其中UOA=UOB
联立解得:V=2$\sqrt{gL}$;
故答案为:$\frac{mgL}{q}$;2$\sqrt{gL}$.

点评 本题考查了电场力做功与电势能变化的关系,关键是分析出场强的分布情况,结合力学知识即可解决问题.

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