Question

【题目】如图所示，长L=0.12 m的绝缘轻杆上端固定在O点，质量m=0.6 kg、电荷量q=0.5 C的带正电金属小球套在绝缘轻杆上，空间存在水平向右的匀强电场，球与杆间的动摩擦因数μ=0.75。当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，g取10 m/s2。

(1)求匀强电场的电场强度大小;

(2)改变轻杆与竖直方向的夹角，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为零，并将小球从O点由静止释放，求小球离开杆时的速度大小。

Answer 1

【答案】(1)16 N/C(2)2 m/s

【解析】

(1) 当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，故小球受力平衡，由小球受重力、电场力、杆的支持力和摩擦力作用可得：

解得：

=16 N/C

(2)小球与杆之间摩擦力为零，说明小球与杆之间的弹力为零，则有：

所以：

即：

设小球的加速度为a，根据牛顿第二定律有：

解得：

a= m/s2

由运动学公式：

解得小球离开杆时的速度大小为：

v=2 m/s