Question

 (2012·浙江宁波八校联考)如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC，其下端(C端)距地面高度h＝0.8 m．有一质量为500 g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑，小环离杆后正好通过C端的正下方P点处．(g取10 m/s²)求：

(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向．

(2)小环从C运动到P过程中的动能增量．

(3)小环在直杆上匀速运动速度的大小v₀.

Answer 1

解析　

(1)小环沿AC杆匀速下滑，受力分析如图所示，小环共受3个力，由图可知qE＝mg，小环离开直杆后，只受重力和电场力，F_合＝mg＝ma，a＝g＝10 m/s²，方向垂直于杆向下．

(2)设小环从C运动到P的过程中动能的增量为ΔE_k＝W_重＋W_电，其中W_重＝mgh＝4 J，W_电＝0，

所以ΔE_k＝4 J.

(3)环离开杆做类平抛运动：

平行杆方向匀速运动：h＝v₀t，

垂直杆方向匀加速运动：h＝at²，

解得v₀＝2 m/s.

答案　(1)10 m/s²　垂直于杆向下　(2)4 J

(3)2 m/s