Question

【题目】如图a所示,倾角30°的光滑固定斜杆底端固定一电荷量为的正点电荷，将一可视为点电荷的带正电的小球，从斜杆的底端但与Q未接触由静止释放，小球沿斜杆向上滑动过程中能量随位移该位移沿杆方向的变化图象如图b所示，其中线1为重力势能随位移变化的图象，线2为动能随位移变化的图象。,静电力恒量，不计空气阻力则

（1）描述小球向上运动过程中速度的变化情况；

（2）求小球的质量m和电荷量q；

（3）斜杆底端至小球速度最大处由正点电荷Q形成的电场的电势差U。

Answer 1

【答案】（1）小球的速度先增大，后减小；（2）4kg；；（3）

【解析】

（1）由图线2得知，小球的速度先增大，后减小；

（2）由线1可得

；

斜率

，

所以

当达到最大速度时带电小球受力平衡

由线2可得,

得到：

；

（3）由线2可得，当带电小球运动至1m处动能最大为27J。

根据动能定理

即有

代入数据得