Question

【題目】如圖所示，在水平向左的勻強電場中有一與水平面成60°角的光滑絕緣直桿AC，其下端（C端）距地面高度h＝0．8 m．有一質量為0．5 kg的帶電小環套在桿上，正以某一速度v0沿桿勻速下滑，小環離開桿后正好落在C端的正下方地面上P點處，ACP所在平面與電場E平行，g取10 m/s2，求：

（1）小環帶何種電荷及它受到的電場力的大小；

（2）小環離開直桿后運動的加速度大小和方向；

（3）小環在直桿上勻速運動速度v0的大小．

Answer 1

【答案】（1）負電 5 N （2）20 m/s2，方向與桿垂直斜向右下方；（3）2 m/s

【解析】（1）由小環在直桿上的受力情況知：小環帶負電

由平衡條件可知：mgsin 60°＝F電cos 60°

得：F電＝mg＝5 N

（2）離開直桿后，只受mg、F電作用，合力F方向與桿垂直斜向右下方：

則

a＝2g＝20 m/s2 ，方向與桿垂直斜向右下方

（3）建立以初速度方向為x軸正方向，以加速度方向為y軸正方向的直角坐標系，則小環離開直桿后做類平拋運動，則：

hsin 60°＝v0t

hcos 60°＝at2

可得：v0＝2 m/s