受力分析:小球受重力,竖直向下;受电场力,水平向左;两个力互相垂直,在彼此方向上没有分量
所以:小球在竖直方向上做自由落体运动,在水平方向上做初速度为V0的匀减速运动
因为小球在竖直方向上做自由落体,出高度为H,末高度为H/2,可知竖直方向上位移为H-H/2=H/2
设运动时间为t,则:0.5gt^2=H/2,求得:t=√(H/g)
再来看水平方向,设初速度水平向右的方向为正方向,则:
因为匀强电场方向向左,所以水平方向加速度为负值
设水平方向加速度为a,则:V0t-0.5at^2=L (1)
且因为要使球能无碰撞地通过管子,说明小球运动到管口的时候,水平方向速度为零,也就是说,水平方向V0-at=0 (2)
用(1)式和(2)式组成方程组,解得:
V0=2L/t=2L/√(H/g) (此为第一问答案)
a=2L/(t^2)=2Lg/H
求出了水平方向加速度a,和小球质量M,可求得电场力F=Ma=2LMg/H
又已知电量Q,即可求出电场强度E=F/Q=2LMg/HQ (此为第二问答案)
第三问:落地时是指小球在钻过管子后的时刻,而不是进管子的时刻
分析:小球在竖直方向始终只受重力,所以在做能量转换,没有能量变化
水平方向,原有初速度,所以原有动能,然而根据题意,小球无碰撞地通过管子,说明小球运动到管口时,水平方向速度为零了,进入管子后继续做自由落体运动。
因此最终的结果是,小球最初的重力势能全部转化为动能,水平方向原有的动能被电场力做负功给完全消耗掉了。
那么小球落地时所拥有的动能,就是最出的重力势能所转化过来的竖直方向上的动能。不需要计算,直接可以判断出答案为Ek=MgH
如果三个点电荷都是带电量为+q,那么对称性就决定了中心处场强为0,也即两个+q的点电荷产生的合场强大小与-q产生的场强大小相等,方向相同。
最终的场强就是一个带电量为-q的点电荷在该点产生场强的2倍。
解:B点受力:F电-mg=mv^2/R。即相互吸引,故为负电。
动能定理:mgR=1/2×mv^2。v为B点速度。
电场力:F电=qE=q×KQ/R^2。三式联立得:Q=3mgR^2/Kq
-它是带负电的
因为点电荷如果不加说明一般都是指正电荷
而带电量Q
在此处的算法
是利用重力和向心力以及点电荷提供的电场力求解
因为此处点电荷为+
所以电场力和管壁的合力提供向心力。
MV²/R=MG
MG=QVB
Q=(根号下GR)*M/BR
分析;电场方向与重力方向垂直,故水平方向的运动与竖直方向的运动独立;
(1);设小球运动到管口需要时间为t,由竖直方向的自由落体运动得;
H/2=1/2*gt^2 得; t=√(H/g)
要小球能无碰撞地通过管子,水平速度必均匀减小到零,故
L=(V0+0)t/2 所以;V0=2L*√(g/H)
(2);qE=Ma=MV0/t=2Lg/H. 所以;E=2Lg/Hq
(3);小球落地时水平速度在管口时已减小到0,故小球的动能等于重力做功,故;Ek=MgH