Question

【題目】如圖，M、N、P為直角三角形的三個頂點，，MP中點處固定一電量為Q的正點電荷，MN是長為a的光滑絕緣桿，桿上穿有一帶正電的小球可視為點電荷，小球自N點由靜止釋放，小球的重力勢能和電勢能隨位置取M點處的變化圖象如圖所示，取，

圖中表示電勢能隨位置變化的是哪條圖線？

求勢能為時的橫坐標和帶電小球的質量m；

已知在處時小球與桿間的彈力恰好為零，求小球的電量q；

求小球運動到M點時的速度.

Answer 1

【答案】（1）圖B.中的圖線Ⅱ（2）0.32a（3）（4）

【解析】

試題（1）正點電荷Q的電勢分布規律是離它近電勢高，帶正電的小球的電勢能E=qφ，它從N點到M點的電勢能先增大后減小，故是圖B.中的圖線Ⅱ。

（2）x1＝acos 37°··cos 37°＝0.32a

x1處重力勢能E1＝mgx1sin 37°

m＝＝＝

（3）k＝mgcos 37°，其中r＝x1tg37°＝0.24a

帶入數據，得q＝

（4）根據動能定理，mga sin 37°＋E2- E0＝mv2

帶入數據，得v＝