Question

【題目】如圖所示，在桿上的下端B點固定一個電量為Q = + 4×10-5C的點電荷。質(zhì)量為m = 2×10-3kg的小球穿在絕緣細桿上，桿的傾角為α =30o，小球帶正電，電量為q=10-8C（小球可看作試探電荷），將小球由距B點豎直高度為H =0.5m的A點處靜止釋放，小球下滑過程中電量不變。不計小球與細桿間的摩擦，整個裝置處在真空中，已知靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2和重力加速度g=10m/s2，求：

（1）小球剛釋放時的加速度大小？

（2）當(dāng)小球的動能最大時，此時小球與B點的距離？

（3）若小球到達細桿上某點D點（圖中未畫出）時，小球速度恰好為零，測得點電荷Q形成的電場在A、D兩點間的電勢差UAD=－6.4×105V，則D點與B點的距離？

Answer 1

【答案】（1）3.2m/s2（2）0.6m（3）0.36m

【解析】

（1）如右圖所示，小球剛釋放時，受到重力，沿桿向上的庫倫力和桿的支持力，由牛頓第二定律可得：

a=3.2m/s2

（2）動能最大時：此時小球所受合外力為零，即：a=0

設(shè)此時小球與B點距離為L1，由牛頓第二定律可得：

L1=0.6m

（3）小球運動到D點時，速度恰好為零，設(shè)小球下落高度為h，由動能定理可得：

小球沿桿下滑距離

D點與B點距離

LDB =0.36m