如图所示,一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆MN,竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾

如图所示,一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆MN,竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀强电场中.杆的下端M固定一个带电小球A,电量Q=+4.5×10-6C;另一个带点小球B穿在杆上可自由滑动,电量q=+1.0×10-6C,质量m=1.0×10-2kg.现将小球B从杆的上端N静止释放,小球B开始运动.(静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,取g=10m/s2)求
(1)小球开始运动时的加速度为多大?
(2)小球B从N端运动到距M端的高度h=0.61m时,速度为υ=1.0m/s,此过程中小球B的电势能改变了多少?
仰望舒 1年前 已收到1个回答 举报

吾为神 花朵

共回答了19个问题采纳率:100% 举报

解题思路:(1)对小球B进行受力分析,运用牛顿第二定律求出开始运动时的加速度大小.
(2)由于A对B的库仑力做功是变力功,所以运用动能定理求解电场力做功.

(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运动,
将电场力沿杆的方向和垂直杆的方向分解,由牛顿第二定律得:
mg-k[Qq
L2-qEsinθ=ma
解得:a=g-
kQq
L2m
代入数据解得:a=3.2 m/s2
(2)小球B从开始运动到速度为v的过程中,设重力做功为W1,电场力做功为W2,库仑力做功为W3
根据动能定理有:W1+W2+W3=
1/2]mv2
W1=mg(L-h2
W2=-qE(L-h2)sinθ
解得:W3=[1/2]mv2-mg(L-h2)+qE(L-h2)sinθ
从功能角度来说,电势能的改变量的大小就等于电场力做的功.电场力做负功,电势能增大.
动能的改变量就等于总功.
设小球B的电势能改变了△Ep,则:△Ep=-(W2+W3
△Ep=mg(L-h2)-[1/2]mv2
解得:△Ep=8.4×10-2J
答:
(1)小球B开始运动时的加速度为3.2 m/s2
(2)小此过程中小球B的电势能改变了8.4×10-2J.

点评:
本题考点: 电势能;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 能够正确对小球B进行受力分析和运动分析,明确电场力做功量度电势能的变化,常用动能定理求解变力功.

1年前

8
可能相似的问题
Copyright © 2024 YULUCN.COM - 雨露学习互助 - 16 q. 0.035 s. - webmaster@yulucn.com