题目内容
.如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8m.有一质量500g的带电小环套在直杆上,正以某一速度,沿杆匀速下滑,小环离开杆后正好通过C端的正下方P点处.(g取10m/s2)求:
(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向.
(2)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0.
(3)小环运动到P点动能.
【答案】
(1)14.1m/s2 垂直于杆斜向右下方 (2)2m/s (3)5J
【解析】 (1)小环在直杆上的受力情况如图所示
由平衡条件得:
mgsin45°=Eqcos45°,
得mg=Eq,
离开直杆后,只受mg、Eq作用,则
F合=mg=ma,
a=g=10m/s2=14.1m/s2
方向与杆垂直斜向右下方.
(2)设小环在直杆上运动的速度为v0,离杆后经t秒到P点,则竖直方向:
h=v0sin45°·t+gt2,
水平方向:v0cos45°·t- t2=0
解得:v0==2m/s
(3)由动能定理得:EkP-mv=mgh
可得:EkP=mv+mgh=5J.
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