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...
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问题详情:
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。
【回答】
解析:(1)小环沿杆运动时受力分析可得
=tan45°,所以qE=mg
小环离开直杆后只受电场力和重力,
F合==mg
由牛顿第二定律F合=ma
得a=g=14.14 m/s2,方向垂直于杆斜向右下方
(2)小环从C运动到P过程中电场力做功为零
所以动能增量等于重力做的功
ΔE=W=mgh=4 J
(3)小环离开直杆后的运动可分解成水平和竖直两个分运动
水平:匀减速到零再反向加速运动,初、末水平分速度大小相等为vx=v0cos45°
t=,ax==g
竖直:h=vyt+gt2
vy=v0sin45°
解得v0=2 m/s
*:(1)14.14 m/s2' 方向垂直于杆斜向右下方
(2)4 J '(3)2 m/s
知识点:动能和动能定律
题型:计算题