如图,光滑绝缘导轨与水平面成45°角,两个质量均为m,带相同电量q的小球沿导轨从同一水平高度处由静止开始下滑(导轨足够长

如图,光滑绝缘导轨与水平面成45°角,两个质量均为m,带相同电量q的小球沿导轨从同一水平高度处由静止开始下滑(导轨足够长).
(1)求两球间距x0=?时两球速度达到最大值.
(2)若小球沿导轨下滑L后速度又减为零,求每个小球下滑L后增加的电势能
(3)小球在导轨上做何种形式的运动?
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诺依安 幼苗

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解题思路:1、小球先向下做加速度减小的加速再做加速度增大的减速,所以当两球的加速度减为零时速度增大到最大,此时两球所受的合力均为零,以A球为研究对象,分析受力情况,由平衡条件求出库仑力,再由库仑定律求出两球间的距离.
2、根据动能定理求出克服静电力做的功,等于增加的电势能.
3、根据受力情况分析运动情况.

(1)设两球之间的距离为x.以A球为研究对象,分析受力情况,如图,由平衡条件得:
F=mgtan45°=mg
由库仑定律得:k
q2

x20=mg
故x0=

K
mgq
(2)根据动能定理,W=△Ek
W+mg

2
2L=0−0
所以W=−

2
2mgL
故增加的电势能E=

2
2mgL
(3)小球先向下做加速度减小的加速再做加速度增大的减速,速度减小为零后向上做加速度减小的加速运动,再向上做在加速度增大的减速运动,周而复始,所以小球各自的平衡位置附近作往返运动.
答:(1)两球间距x0=

K
mgq时两球速度达到最大值.
(2)若小球沿导轨下滑L后速度又减为零,则每个小球下滑L后增加的电势能为

2
2mgL
(3)小球在导轨上在各自的平衡位置附近作往返运动.

点评:
本题考点: 电势能;共点力平衡的条件及其应用.

考点点评: 本题是带电体平衡问题,是电场知识与力学知识的综合,库仑力是联系电场与力学两部分知识的桥梁,是要求的关键量.

1年前

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