分析 (1)对小球B进行受力分析,运用牛顿第二定律求出开始运动时的加速度大小.
(2)根据受力情况分析小球B的运动情况,找出小球B速度最大时的位置特点.
(3)由于A对B的库仑力做功是变力功,所以运用动能定理求解库仑力做功.
解答 解:(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运动,将电场力沿杆的方向和垂直杆的方向分解,由牛顿第二定律得:
mg-$\frac{KQq}{{L}^{2}}$-qEsinθ=ma
解得:a=g-$\frac{KQq}{{L}^{2}m}$
代入数据解得:a=3.2 m/s2.
(2)小球B向下运动,受A的斥力增大,加速度减小,速度增大,当小球B速度最大时合力减为零,即:
$\frac{KQq}{{h}_{1}^{2}}$+qEsinθ=mg
解得:h1=$\sqrt{\frac{KQq}{mg-qEsinθ}}$
代入数据解得:h1=0.9 m.
(3)小球B从开始运动到速度为v的过程中,设重力做功为W1,电场力做功为W2,库仑力做功为W3,根据动能定理有:
W1+W2+W3=$\frac{1}{2}$mv2
重力做功为:W1=mg(L-h2)
电场力做功为:W2=-qE(L-h2)sinθ
解得库仑力做功为:W3=$\frac{1}{2}$mv2-mg(L-h2)+qE(L-h2)sinθ
从功能角度来说,电势能的改变量的大小就等于电场力做的功.电场力做负功,电势能增大.动能的改变量就等于总功.
设小球B的电势能改变了△Ep,则有:△Ep=-(W2+W3)
△Ep=mg(L-h2)-$\frac{1}{2}$mv2
代入数据解得:△Ep=8.4×10-2J
答:(1)小球B开始运动时的加速度为3.2 m/s2;
(2)小球B的速度最大时,距M端的高度h1为0.9 m;
(3)小此过程中小球B的电势能增加了8.4×10-2J.
点评 本题考查带电粒子在电场中的运动,要注意明确两个粒子电场力做功不同,所以此题关键能够正确对小球B进行受力分析和运动分析,知道电场力做功量度电势能的变化,常用动能定理求解变力功.
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | FN=Mg+mg | B. | FN=Mg+mg(sinα+sinβ) | ||
C. | $\frac{a_1}{a_2}$=1 | D. | $\frac{a_1}{a_2}=\frac{sinα}{sinβ}$ |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 经过b点时,人的速度最大 | B. | 经过a点时,人的速度最大 | ||
C. | 从a点到b点,人的加速度在增大 | D. | 从b点到c点,人的加速度在增大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 在点电荷附近一点,如果没有放检验电荷,则这一点的电场强度为零 | |
B. | 电荷在电场中某点受到的电场力很大,该点的电场强度也一定很大 | |
C. | 以一个点电荷为中心,r为半径的球面上,各处的电场强度大小都相同 | |
D. | 如果把点电荷放在一电场中,由静止状态释放,此电荷一定沿电场线运动 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 两个小球从a、b两点同时抛出 | |
B. | 两小球抛出的初速度v1=v2 | |
C. | 从a点抛出的小球着地时重力的瞬时功率较大 | |
D. | 从a点抛出的小球着地时水平射程较大 |
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