如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为+Q和-Q,A、B相距为2d.MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的可视为点电荷的带

◎ 题目

如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为+Q和-Q,A、B相距为2d.MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的可视为点电荷的带电小球,质量为m、电荷量为+q,(此电荷不影响电场的分布.),现将小球从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球向下运动到O点时速度为v,已知CO=d,MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g.
求:
(1)C、O间的电势差U;
(2)O点处的电场强度E的大小;
(3)小球经过与点电荷B等高的D点时的速度.
魔方格

◎ 答案

(1)小球p由C运动到O时,由动能定理,
得:mgd+qUC0=
1
2
mv2-0①
∴UCO=
mv2-2mgd
2q

(2)小球p经过O点时受力分析,
由库仑定律得:F1=F2=k
Qq
(

2
d)
2

它们的合力为:F=F1cos45°+F2cos45°=

2
kQq
2d2

∴O点处的电场强度E=
F
q
=

2
kQ
2d2
,④
(3)小球p由O运动到D的过程,由动能定理得:mgd+qUOD=
1
2
m
v2D
-
1
2
mv2  ⑤
由电场特点可知:UCO=UOD
联立①⑤⑥解得:vD=

2
v
答:(1)C、O间的电势差UCO
mv2-2mgd
2q

(2)O点处的电场强度E的大小是
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