Question

【題目】如圖所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，細(xì)桿右側(cè)距桿0.3m處有一固定的正點(diǎn)電荷Q，A、B是細(xì)桿上的兩點(diǎn)，點(diǎn)A與Q、點(diǎn)B與Q的連線與桿的夾角均為。一中間有小孔的帶電小球穿在絕緣細(xì)桿上滑下，通過(guò)A點(diǎn)時(shí)加速度為零，速度為3m/s，取g=10m/s2。求:

(1) 小球下落到B點(diǎn)時(shí)的加速度

(2) 小球下落到B點(diǎn)時(shí)的速度的大小。

Answer 1

【答案】（1）小球下落到B點(diǎn)時(shí)的加速度是20m/s2，方向豎直向下．（2）小球下落到B點(diǎn)時(shí)的速度的大小是5m/s．

【解析】

(1)分析小球在A處和B處的受力情況，根據(jù)庫(kù)侖定律和牛頓第二定律分別列式，聯(lián)立求解小球下落到B點(diǎn)時(shí)的加速度；

(2)小球從A到B，電場(chǎng)力做功為零，重力做功為mghAB，根據(jù)動(dòng)能定理求解小球下落到B點(diǎn)時(shí)的速度的大小。

(1) 在A處，小球受力如圖所示，

由題意可知

在B處，小球受力如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得

聯(lián)立以上兩式解得：，方向豎直向下；

(2) A、B兩點(diǎn)位于同一等勢(shì)面上，所以小球從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中，電場(chǎng)力做功為零，由動(dòng)能定理得：

由題，hAB=2×0.3cot37°=0.8m

聯(lián)立上兩式得 vB=5m/s.。