辩析题:如图(a)所示,在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中,有两个质量均为m的小球A、B(可视为质点),被固定在一根绝缘轻杆的两端,轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 共点力的平衡/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

辩析题:如图(a)所示,在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中,有两个质量均为m的小球A、B(可视为质点),被固定在一根绝缘轻杆的两端,轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴O无摩擦转动,小球A、B与轴O间的距离分别为L、2L,其中小球B上带有电量为q的正电荷,小球A不带电.将轻杆转动到水平方向后,无初速释放,若已知
.
mg
=

3
6
,求轻杆转动到何位置时,小球A、B的速度达到最大.
同学是这样解的:由于轻杆水平时无法平衡,在小球A、B的带动下,开始顺时针转动,当A、B的速度达到最大时,小球B所受的电场力与重力的合力恰与杆平行,如图(b)所示,所以tanθ=______
你认为这位同学的解法是否正确,若正确,请完成计算;若不正确,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.
魔方格

◎ 答案

不正确.
因为当小球A、B的速度达到最大时,整个系统处于力矩平衡状态.       
当系统处于力矩平衡时:MGA+M=MGB
设此时轻杆与竖直方向夹角为θ,mglsinθ+2Eqlcosθ=2mglsinθ
解得tanθ=

3
3

即θ=30°    
答:轻杆转动到与竖直方向成30°时,小球A、B的速率达到最大.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“辩析题:如图(a)所示,在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中,有两个质量均为m的小球A、B(可视为质点),被固定在一根绝缘轻杆的两端,轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴…”主要考查了你对  【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【共点力的平衡】,【电场强度的定义式】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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