Question

【題目】如圖甲所示，一端連接一質量為1kg的帶正電小球的輕桿，可繞固定軸O在豎直面內無摩擦轉動。豎直內有方向豎直向下、場強E=1×103N/C的勻強電場。小球運動到最高點時的動能Ek與桿對球的作用力F間的關系如圖乙所示。取豎直向下為力F的正方向，重力加速度取g=10m/s2。求：

(1)小球所帶的電荷量；

(2)當小球在最高點的速度為6m/s時，其運動到最低點的速度。

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】試題分析：小球在最高點，根據牛頓第二定律和當動能為零時，桿對球的力為： ，聯立即可求出小球所帶的電荷量；同理小球在最高點，根據牛頓第二定律和動能定理求出運動到最低點的速度。

（1）小球在最高點，根據牛頓第二定律可得：

根據乙圖可得，當時，桿對球的力為：

聯立解得：

（2）小球在最高點，根據牛頓第二定律可得：

當時，桿對球的力為： 聯立解得：

當小球從最高點運動到最低點的過程中，

根據動能定理得：

解得：v2=10m/s