将电场力沿杆的方向和垂直杆的方向分解,由牛顿第二定律得:
mg-
kQq |
L2 |
解得:a=g-
kQq |
L2m |
qEsinθ |
m |
代入数据解得:a=3.2 m/s2.
(2)小球B向下运动,受A的斥力增大,加速度减小,速度增大,
当小球B速度最大时合力减为零,
即
kQq | ||
|
解得:h1=
|
代入数据解得:h1=0.9 m.
(3)小球B从开始运动到速度为v的过程中,设重力做功为W1,电场力做功为W2,库仑力做功为W3,
根据动能定理有:W1+W2+W3=
1 |
2 |
W1=mg(L-h2)
W2=-qE(L-h2)sinθ
解得:W3=
1 |
2 |
从功能角度来说,电势能的改变量的大小就等于电场力做的功.电场力做负功,电势能增大.
动能的改变量就等于总功.
设小球B的电势能改变了△Ep,则:△Ep=-(W2+W3)
△Ep=mg(L-h2)-
1 |
2 |
解得:△Ep=8.4×10-2J
答:(1)小球B开始运动时的加速度为3.2 m/s2 ;
(2)小球B的速度最大时,距M端的高度h1为0.9 m;
(3)小此过程中小球B的电势能改变了8.4×10-2J.