题目内容

如图所示,虚线M、N下方存在竖直向上的匀强电场,场强E=2×103V/m,电场区域上方有一竖直放置长为l=0.5m的轻质绝缘细杆,细杆的上下两端分别固定一个带电小球A、B,它们的质量均 为m=0.01kg,A带正电,电量为q1=2.5×10-4C;B带负电, 电量q2=5×10-5C,B球到M、N的距离h=0.05m。现将轻杆由静止释放(g取10m/s2),求:

   (1)小球B刚进入匀强电场后的加速度大小。

   (2)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间。

   (3)小球B向下运动离M、N的最大距离。

(1)(2)0.3s(3)S=1.3m


解析:

(1)小球B刚进入电场时,以A、B球及轻杆为一整体,做加速度为a的匀加速运动由牛顿第二定律:

       (2分)

    得   (2分)

   (2)B球进入电场前,A、B球及轻杆整体做自由落体运动,时间t1

       (1分)

    得:

    B球进入电场瞬间速度:

       (1分)

    从B球进入电场到A球刚要进入电场过程,A、B球整体做匀加速运动,时间t2

        (2分)

    解方程得:

    从开始运动到A刚要进入匀强电场过程中的时间

        (1分)

   (3)设小球B向下运动离MN最大距离为S,A、B球整体从开始运动到到达最低点过程,由动能定理:

        (2分)

    得:S=1.3m    (1分)

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