(2010•卢湾区二模)“∟”形轻杆两边互相垂直、长度均为l,可绕过O点的水平轴在竖直平面内自由转动,两端各固定一个金属

(2010•卢湾区二模)“∟”形轻杆两边互相垂直、长度均为l,可绕过O点的水平轴在竖直平面内自由转动,两端各固定一个金属小球A、B,其中A球质量为m,带负电,电量为q,B球开始不带电,质量未知.现将“∟”形杆从OB位于水平位置由静止释放:
(1)当OB杆转过37°时,两球的速度达到最大,则B球的质量为多少?
(2)若在空间加一竖直向下的匀强电场,OB杆从原来位置开始释放能转过的最大角度为127°,则该电场的电场强度大小为多少?
(3)在上述电场中,使小球B也带上负电,电量为[3/5]q,则从原来位置释放后系统的电势能改变的最大值为多少?
jasonmelody 1年前 已收到1个回答 举报

yjhxhljb 种子

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解题思路:(1)两球速度达最大时,系统力矩平衡,根据力矩平衡条件列式求解即可;
(2)对从初位置到末位置过程运用功能关系列式求解即可;
(3)电势能改变最大即两球速度为零,根据功能关系列式求解出摆动的角度,然后根据电场做功等于电势能减小量列式求解.

(1)两球速度达最大时,系统力矩平衡:mAglsin37°=mBglcos37°
解得:mB=[3/4]mA=[3/4]m
(2)达最大角度时,动能为零,由功能关系得:
mAgl(1+sin37°)-mBglcos37°=Eql(1+sin37°)
可解得:E=[5mg/8q]
(3)电势能改变最大即两球速度为零,设OB杆转过θ,则由功能关系可得:
mAgl(1-cosθ)-mBgl sinθ=Eql(1-cosθ)-E [3/5]q lsinθ
可解出θ=90°,电势能减少的最大值为:
Eql(1-cos90°)-E [3/5]q lsin90°=mAgl(1-cos90°)-mBgl sin90°=[1/4]mgl;
答:(1)B球的质量为[3/4]m;
(2)该电场的电场强度大小为[5mg/8q];
(3)从原来位置释放后系统的电势能改变的最大值为[1/4]mgl.

点评:
本题考点: 功能关系;力矩的平衡条件;电势能.

考点点评: 本题关键是多次根据给功能关系、力矩平衡条件、列式求解,较难.

1年前

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