如图所示,有一水平向左的匀强电场,场强为E=1.25×104 N/C,一根长L=1.5m、与水平方向的夹角为θ=37°的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中,杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量Q=+4.5×10-6 C;另一带电小球B穿在杆上可*滑动,电荷量q=+1.0×10-6 C,质量m=1.0×10-2 kg.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=9.0×109 N•m2/C2,取g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:(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,与M端的距离r为多大?

问题描述:

如图所示,有一水平向左的匀强电场,场强为E=1.25×104 N/C,一根长L=1.5m、与水平方向的夹角为θ=37°的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中,杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量Q=+4.5×10-6 C;另一带电小球B穿在杆上可*滑动,电荷量q=+1.0×10-6 C,质量m=1.0×10-2 kg.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=9.0×109 N•m2/C2,取g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:

(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,与M端的距离r为多大?

(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运动,由牛顿第二定律得:  mgsinθ-kQqL2-qEcosθ=ma  ①解得:a=gsinθ-kQqmL2-qEcosθm  ②代入数据解得: a=(10×0.6-9.0...
答案解析:(1)分析小球B的受力情况,根据牛顿第二定律和库仑定律求解小球B开始运动时的加速度.
(2)当小球所受的合外力为零时速度最大,由上题结果求解.
考试点:匀强电场中电势差和电场强度的关系;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律.
知识点:解答本题关键是能够正确对小球B进行受力分析和运动分析,运用牛顿第二定律求解.