Question

如圖所示，一根長L＝1.5 m的光滑絕緣細直桿MN，豎直固定在場強為E＝1.0×10⁵ N/C、與水平方向成＝30°角的傾斜向上的勻強電場中．桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q＝＋4.5×10^－6 C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q＝＋1.0×10^一6 C，質(zhì)量m＝1.0×10^一2 kg．現(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運動．

(靜電力常量k＝9.0×10⁹ N·m²/C²，取g＝l0 m/s²)

(1)小球B開始運動時的加速度為多大？

(2)小球B的速度最大時，距M端的高度h₁為多大？

(3)小球B從N端運動到距M端的高度h₂＝0.6l m時，速度為v＝1.0 m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少？

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)開始運動時小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運動，由牛頓第二定律得： 　　解得：　　　　(2分) 　　代人數(shù)據(jù)解得：a＝3.2 m/s2　　　　　　(1分) 　　(2)小球B速度最大時合力為零，即 　　　　(2分) 　　解得：　　　　(1分) 　　代人數(shù)據(jù)解得：h1＝0.9 m 　　(2)小球B從開始運動到速度為v的過程中，設重力做功為W1，電場力做功為W2，庫侖力做功為W3，根據(jù)動能定理有： 　　 　　 　　 　　解得： 　　設小球B的電勢能改變了ΔEp，則： 　　 　　 解得：　　　　　　　　　(3分)