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如图所示 质量为m的小球A穿在绝缘细杆上 杆的倾角为α 小球A带正电 电量为q 在杆

时间:2023-03-06 22:23:15

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如图所示 质量为m的小球A穿在绝缘细杆上 杆的倾角为α 小球A带正电 电量为q 在杆

问题补充:

如图所示,质量为m的小球A穿在绝缘细杆上,杆的倾角为α,小球A带正电,电量为q,在杆上B点处固定一个电量为Q的正电荷.将A由距B竖直高度为H处无初速释放,小球A下滑过程中电量不变.不计A与细杆间的摩擦,整个装置处在真空中.已知静电力恒量k和重力加速度g,求:

(1)A球刚释放时的加速度.

(2)当A球的动能最大时,求此时A球与B点的距离.

答案:

解:(1)由牛顿第二定律得:mgsinα-F=ma,

由库仑定律得:F=k,由几何知识得:r=,

解得:a=gsinα-;

(2)当A球所受合力为零,加速度为零时,速度最大,动能最大.

设此时AB间距离为L,由平衡条件得:mgsinα=k,

解得:;

答:(1)A球刚释放时的加速度为gsinα-.

(2)当A球的动能最大时,A球与B点的距离为.

解析分析:(1)对A球受力分析,受到重力、支持力和静电斥力,根据牛顿第二定律求加速度;

(2)小球A先加速下滑,当静电斥力等于重力的下滑分量时,小球速度最大,之后减速下降,再加速返回,减速返回到最高点,完成一次振动,即在平衡位置速度最大.

点评:本题关键对小球A受力分析,然后根据牛顿第二定律求解加速度,根据力与速度关系分析小球A的运动情况.

如图所示 质量为m的小球A穿在绝缘细杆上 杆的倾角为α 小球A带正电 电量为q 在杆上B点处固定一个电量为Q的正电荷.将A由距B竖直高度为H处无初速释放 小球A下滑过

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