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如图所示,在光滑绝缘水平面上,固连在一起的三根绝缘轻杆OA、OB、OC互成120°角,可绕固定轴O在水平面内无摩擦自由转动。杆上A、B、C三点分别固定着三个质量相同的带电小球,其质量均为m,电量分别为+q、+q和-2q。已知OA=OB=2L,OC=L。空间存在场强大小为E,方向水平向右的匀强电场,OC杆与电场方向垂直。问

(1)在A点施一作用力F使系统平衡,力F至少多大

(2)设O点电势为零,此系统在图示位置处电势能是多少?

(3)撤去力F,系统转过多大角度时球A的速度最大?最大速度是多少?

解:(1)在A点施一作用力F垂直于OA杆斜向下,力F最小,此时整个系统关于轴O力矩平衡,有

                         (2分)

解得                                                                                 (2分)

(2)系统电势能                     (4分)

(3)设系统转过角时球A的速度最大,根据动能定理

(2分)

 
                                                                         (1分)

 

θ=90º时,sinθ=1最大,此时球A的速度最大;                      (1分)

最大值为                    (2分)

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在光滑绝缘的水平直轨道上有两个带电小球a和b,a球质量为2m、带电量为+q,b球质量为m、带电量为+2q,两球相距较远且相向运动.某时刻a、b球的速度大小依次为v和1.5v,由于静电斥力的作用,它们不会相碰.则下列叙述正确的是(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2012?汕头一模)如图所示,在光滑绝缘水平面上,不带电的绝缘小球P2静止在O点.带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域.随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度为
2
3
v0.从碰撞时刻起在AB区域内加上一个水平向右,电场强度为E0的匀强电场,并且区域外始终不存在电场.P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量为m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距为L=
4L0
3
,已知
qE0
m1
=
4v02
3L0

(1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间.
(2)判断两球能否在OB区间内再次发生碰撞.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在光滑绝缘的水平面上有一个用一根均匀导体围成的正方形线框abcd,其边长为L,总电阻为R,放在磁感应强度为B.方向竖直向下的匀强磁场的左边,图中虚线MN为磁场的左边界.线框在大小为F的恒力作用下向右运动,其中ab边保持与MN平行.当线框以速度v0进入磁场区域时,它恰好做匀速运动.在线框进入磁场的过程中,
(1)线框的ab边产生的感应电动势的大小为E 为多少?
(2)求线框a、b两点的电势差.
(3)求线框中产生的焦耳热.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在光滑绝缘水平面上,两个带等量正电的点电荷M、N,分别固定在A、B两点,O为AB连线的中点,CD为AB的垂直平分线.在CO之间的F点由静止释放一个带负电的小球P(设不改变原来的电场分布),在以后的一段时间内,P在CD连线上做往复运动.若(  )
A、小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中振幅不断减小B、小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断减小C、点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中周期不断减小D、点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中振幅不断减小

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在光滑绝缘水平面上有直角坐标系xoy,将半径为R=0.4m,内径很小、内壁光滑、管壁极薄的圆弧形绝缘管AB水平固定在第二象限内,它的A端和圆心O′都在y轴上,B端在x轴上,O′B与y轴负方向夹角θ=60°.在坐标系的第一、四象限不同区域内存在着四个垂直于水平面的匀强磁场,a、b、c为磁场的理想分界线,它们的直线方程分别为a:y=0.2;b:y=-0.1;c:y=-0.4;在a、b所围的区域Ⅰ和b、c所围的区域Ⅱ内的磁感应强度分别为B1、B2,第一、四象限其它区域内磁感应强度均为B0.当一质量m=1.2×10-5kg、电荷量q=1.0×10-6C,直径略小于绝缘管内径的带正电小球,自绝缘管A端以v=2.0×10-2 m/s的速度垂直y轴射入管中,在以后的运动过程中,小球能垂直通过c、a,并又能以垂直于y轴的速度进入绝缘管而做周期性运动.求:
(1)B0的大小和方向;
(2)B1、B2的大小和方向;.
(3)在运动的一个周期内,小球在经过第一、四    象限的过程中,在区域Ⅰ、Ⅱ内运动的时间与在区域Ⅰ、Ⅱ外运动的时间之比.

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