Question

光滑絕緣水平面AB上有C、D、E三點(diǎn)．CD長L₁＝10cm，DE長L₂＝2cm，EB長L₃＝9cm。另有一半徑R＝0.1m的光滑半圓形絕緣導(dǎo)軌PM與水平面相連并相切于P點(diǎn)，不計(jì)BP連接處能量損失�，F(xiàn)將兩個(gè)帶電量為－4Q和+Q的物體（可視作點(diǎn)電荷）固定在C、D兩點(diǎn)，如圖所示。將另一帶電量為＋q，質(zhì)量m＝1´10⁴kg的金屬小球（也可視作點(diǎn)電荷）從E點(diǎn)靜止釋放，當(dāng)小球進(jìn)入P點(diǎn)時(shí)，將C、D兩物體接地，則

（1）小球在水平面AB運(yùn)動(dòng)過程中最大加速度和最大速度對應(yīng)的位置

（2）若小球過圓弧的最高點(diǎn)后恰能擊中放在C處的物體，則小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度為多少?對軌道的壓力為多大？

（3）若不改變小球的質(zhì)量而改變小球的電量q，發(fā)現(xiàn)小球落地點(diǎn)到B點(diǎn)的水平距離s與小球的電量q，符合下圖的關(guān)系，則圖中與豎直軸的相交的縱截距應(yīng)為多大？

（4）你還能通過圖像求出什么物理量，其大小為多少？

 

Answer 1

【答案】

（1）E點(diǎn)處   距E點(diǎn)8cm處  （2）1.05m/s  N＝1.0´10^－4N   （3）（0，-16R²）(4) U_EB=450v

【解析】

試題分析：（1）設(shè)在AB上距D點(diǎn)x cm處場強(qiáng)為0，有＝

x＝10cm，即距E點(diǎn)8cm處

帶電小球最大加速度應(yīng)在場強(qiáng)最大處即E點(diǎn)處

帶電小球最大速度就是場強(qiáng)為零點(diǎn)即距E點(diǎn)8cm處。

（2）小球從最高點(diǎn)水平拋出能擊中C點(diǎn)，設(shè)速度為v，有：

v＝L＝1.05m/s

設(shè)最高點(diǎn)壓力為N，有：N＋mg＝m，

N＝1.0´10^－4N

（3）帶電小球從E開始運(yùn)動(dòng)，設(shè)E、B電勢差為U_EB，經(jīng)金屬軌道從最高點(diǎn)下落，由

動(dòng)能定理得：Qu_EB-2mgR=mv²/2=mqs²/8R

所以當(dāng)q=0時(shí)，s²=-16R²,即坐標(biāo)為（0，-16R²）

(4)通過圖線的斜率可求出U_EB

K=8RU_EB/mg=0.36×10⁶

U_EB=450v

考點(diǎn)：本題考查對庫倫定律、平拋運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律、動(dòng)能定理的應(yīng)用。