Question

【題目】如圖（a），長(zhǎng)度的光滑桿左端固定一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷A，其電荷量；一質(zhì)量，帶電量為q的小球B套在桿上。將桿沿水平方向固定于某非均勻外電場(chǎng)中，以桿左端為原點(diǎn)，沿桿向右為x軸正方向建立坐標(biāo)系。點(diǎn)電荷A對(duì)小球B的作用力隨B位置x的變化關(guān)系如圖（b）中曲線Ⅰ所示，小球B所受水平方向的合力隨B位置x的變化關(guān)系如圖（b）中曲線Ⅱ所示，其中曲線Ⅱ在和范圍可近似看作直線，求：（靜電力常量）

（1）小球B所帶電量q；

（2）非均勻外電場(chǎng)在處沿細(xì)桿方向的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；

（3）在合電場(chǎng)中，與之間的電勢(shì)差U；

（4）已知小球在處獲得的初速度時(shí)，最遠(yuǎn)可運(yùn)動(dòng)到。做小球在處受到方向向右，大小為的恒力作用后，由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，為使小球能離開(kāi)細(xì)桿，恒力作用的最小距離s是多少？

Answer 1

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】試題分析：（1）由圖可知，當(dāng)時(shí)，，因此。（2）設(shè)在處點(diǎn)電荷與小球間作用力為，則：

因此：

電場(chǎng)在處沿細(xì)稈方向的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，方向水平向左。

（3）根據(jù)圖象可知在與之間合力做功

，由可得：。

（4）由圖可知小球從到處，電場(chǎng)力做功

小球從到處，電場(chǎng)力做功

由圖可知小球從到處，電場(chǎng)力做功

由動(dòng)能定理可得：，解得：。