Question

【題目】如圖所示，在水平方向的勻強電場中有一表面光滑、與水平面成45°角的絕緣直桿AC，其下端（C端）距地面高度h＝0．8 m．有一質量為500 g的帶電小環套在直桿上，正以某一速度沿桿勻速下滑．小球離桿后正好通過C端的正下方P點處．（g取10 m/s2）求：

（1）小環離開直桿后運動的加速度大小和方向；

（2）小環從C運動到P過程中的動能增量；

（3）小環在直桿上勻速運動時速度的大小v0．

Answer 1

【答案】（1）10m/s2，方向垂直于桿向下（或與水平方向成45°角斜向下）（2）4J（3）2m/s

【解析】

試題分析：（1）對帶電小環受力分析

因帶電小環勻速下滑，加之電場強度水平向左，所以小環帶負電．

由幾何關系可知，小環所受電場力與重力大小相等．則小環離開直桿后所受的合外力大小為：F合=mg

由牛頓第二定律可得：a＝g＝10m/s2，方向垂直于桿向下（或與水平方向成45°角斜向下）．

（2）設小環從C運動到P過程中動能的增量為△Ek．由動能定理有：WG+WE=△Ek

則電場力做功為零WE=0

所以△Ek=WG=mgh=4J

（3）小環離開桿做類平拋運動．如圖所示建立坐標x、y軸

垂直于桿方向做勻加速運動：

平行于桿方向做勻速運動：x＝v0t＝

解得：υ0=2m/s