如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷.一质量为m、电荷量为+q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当
◎ 题目
如图所示,在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方h高度的P点,固定电荷量为+Q的点电荷.一质量为m、电荷量为+q的物块(可视为质点),从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动,当运动到P点正下方B点时速度为v.已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ(取无穷远处电势为零),PA连线与水平轨道的夹角为60°.试求: (1)物块在A点时受到轨道的支持力大小; (2)点电荷+Q产生的电场在B点的电势; (3)物块能获得的最大速度. |
◎ 答案
(1)物体受到点电荷的库仑力F=k
由几何关系可知 r=
设物体在A点时受到轨道的支持力大小为N,由平衡条件有 N-mg-Fsin60°=0 解得:N=mg+
(2)设点电荷产生的电场在B点的电势为φB,由动能定理有: q(φ-φ B)=
解得φ B=φ+
(3)设物块能获得的最大速度为vm,由能量守恒定律有: qφ+
解得vm=
答:(1)物块在A点时受到轨道的支持力大小为mg+ |