如图所示,一根长为L=1.5m的绝缘细直杆MN,竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=37°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,电荷量Q=+4.5×10-6C

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 重力势能/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一根长为L=1.5m的绝缘细直杆MN,竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=37°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,电荷量Q= +4.5×10-6C;另一带电小来自球B穿在杆上可自由滑动,电荷量q= +1.0×10-6C,质量m=1.0×10-2kg,与杆之间的动摩擦因数μ=0.1.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,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)小球B开始运动时的加速度为多大?
(2)小球B的速度最大时,距M端的高度h为多大?
(3)若小球B在下落过程的最大速度为0.77m/s,则从开始下落到速度达到最大的过程中,小球B的电势能改变了多少?

◎ 答案

(1)(2)1.125m(3)

◎ 解析


试题分析:(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力、电场力和摩擦力,沿杆方向运动,由牛顿第二定律得

解得:

代入数据解得
 
(2)小球B速度最大时合力为零,即

解得

代入数据解得
h=1.125m
(3)小球B从开始运动到速度为v的过程中,设重力做功为,电场力做功为,库仑力做功为,摩擦力做功,根据动能定理有:(或者把匀强电场和A电荷对B的作用力统称为电场力,得到正确答案照常给分)


设小球的电势能改变了ΔEP,则



点评: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.根据受力情况分析小球B的运动情况,找出小球B速度最大时的位置特点.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.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一根长为L=1.5m的绝缘细直杆MN,竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向成θ=37°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,电荷量Q=+4.5×10-6C…”主要考查了你对  【重力势能】  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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