Question

【題目】如圖所示，長L=0.12 m的絕緣輕桿上端固定在O點(diǎn)，質(zhì)量m=0.6 kg、電荷量q=0.5 C的帶正電金屬小球套在絕緣輕桿上，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.75。當(dāng)桿豎直固定放置時(shí)，小球恰好能勻速下滑，g取10 m/s2。

(1)求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小;

(2)改變輕桿與豎直方向的夾角，使球下滑過程中與桿之間的摩擦力為零，并將小球從O點(diǎn)由靜止釋放，求小球離開桿時(shí)的速度大小。

Answer 1

【答案】(1)16 N/C(2)2 m/s

【解析】

(1) 當(dāng)桿豎直固定放置時(shí)，小球恰好能勻速下滑，故小球受力平衡，由小球受重力、電場力、桿的支持力和摩擦力作用可得：

解得：

=16 N/C

(2)小球與桿之間摩擦力為零，說明小球與桿之間的彈力為零，則有：

所以：

即：

設(shè)小球的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有：

解得：

a= m/s2

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：

解得小球離開桿時(shí)的速度大小為：

v=2 m/s