如圖所示,在豎直平面內,有一長度L=2.4m的固定絕緣豎直杆AB,B點所在的水平面線上方存在着場強大小E1=5...
問題詳情:
如圖所示,在豎直平面內,有一長度L=2.4m的固定絕緣豎直杆AB,B點所在的水平面線上方存在着場強大小E1=5×106N/C、方向水平向右的勻強電場,下方虛線空間存在着場強大小爲E2=E方向與豎直方向的夾角α=37°、斜向右上的勻強電場。現將一質量m=0.8kg、電荷量q=+2×10-6C的小球(可視爲質點)套在杆上從A端由靜止釋放後下滑,最後從C點離開電場E2,此時速度方向恰好與E2垂直。已知小球與杆間的動摩擦因數μ=0.2,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)小球到達B點時的速度大小vB;
(2)小球在電場E2中的加速度大小和方向,以及小球過C點時的速度vC大小;
(3)從A端釋放到C點離開的過程中,電場力做的功。
【回答】
(1)6m/s;(2)7.5m/s2,方向水平向右;10m/s;(3)25.6J。
【解析】(1)小球沿杆下滑過程中受到的滑動摩擦力大小爲
f=μqE1
則小球沿杆下滑的加速度大小爲
由速度位移的關係式得
vB2=2aL
聯立解得
vB=6m/s
(2)小球離開B點後在勻強電場E2中的受重力、電場力,如圖所示,將電場力分解
qE2cos 37°=8N
恰好與重力mg=8N平衡,小球在勻強電場E2中做類平拋運動,則加速度大小爲:
解得
a=7.5m/s2
方向水平向右 小球過C點時,將速度分解,有:
(3)到C點時的水平速度
設從B到C的時間爲t,則
vx=a't
解得
B、C兩點間的水平距離爲
電場力的功
W=qE2sin37°•x=25.6J
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:計算題