Question

（12分)如圖所示，在水平方向的勻強電場中有一表面光滑、與水平面成45°角的絕緣直桿AC，其下端(C端)距地面高度h＝0.8 m．有一質量為500 g的帶電小環套在直桿上，正以某一速度沿桿勻速下滑，小環離開桿后正好通過C端的正下方P點．(g取10 m/s²)

求：(1)小環離開直桿后運動的加速度大小和方向；
(2)小環在直桿上勻速運動時速度的大小；
(3)小環運動到P點的動能．

Answer 1

（1）14.1m/s²；垂直于桿斜向右下方（2）2m/s （3）5J

試題分析：(1)小環在直桿上的受力情況如圖所示．

由平衡條件得：mgsin45°＝Eqcos45° ①  
得：    mg＝Eq，
離開直桿后，只受mg、Eq作用，則：
F_合＝ mg＝ma  ②    （1分）
a＝g＝10m/s²≈14.1 m/s²    
方向與桿垂直斜向右下方． 
（2）設小環在直桿上運動的速度為v₀,離桿后t秒到達P點，則：
豎直方向：         ③
水平方向：        ④
聯立解得：
（3）由動能定理得：  ⑤
代入數據解得：