如图*所示,倾角为θ=30°绝缘斜面被垂直斜面直线MN分为左右两部分,左侧部分光滑,范围足够大,上方存在大小为...
问题详情:
如图*所示,倾角为θ=30°绝缘斜面被垂直斜面直线MN分为左右两部分,左侧部分光滑,范围足够大,上方存在大小为E=1 000 N/C,方向沿斜面向上的匀强电场,右侧部分粗糙,范围足够大,一质量为m=1 kg,长为L=0.8 m的绝缘体制成的均匀带正电直棒AB置于斜面上,A端距MN的距离为d,现给棒一个沿斜面向下的初速度v0,并以此时作为计时的起点,棒在最初0.8 s的运动图像如图乙所示,已知0.8 s末棒的B端刚好进入电场,取重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)直棒AB开始运动时A端距MN的距离为d;
(2)直棒AB的带电量q;
(3)直棒AB最终停止时,直棒B端到MN的距离.
【回答】
(1)20 m (2)7.5×10-3 C (3)125 m
【分析】
根据v-t图像确定出直棒AB匀减速直线运动的位移,结合棒的长度,得出直棒AB开始运动时A端距MN的距离为d;根据图线得出直棒AB匀减速直线运动的加速度大小,根据加速度,结合牛顿第二定律求出带电量的大小;根据动能定理得出,物体在电场中运动的距离.
【详解】
(1)由v-t图像可知直棒AB匀减速直线运动.0~0.8s内棒运动的位移为: .A端距离MN 的距离为:
(2)棒的加速度为:.对直棒AB进行受力分析,越过MN后受到重力、斜面支持力和电场力,合力为.根据牛顿第二定律,: ,代入数据解得: .
(3)根据动能定律,物体从B端到达MN至最终停止的过程,满足:.带入数据解得,x2 =125 m
故B端在MN右边且距MN为125 m.
【点睛】
本题考查了牛顿第二定律、动能定理和运动学公式的综合运用,通过v-t图像,确定出物体运动的加速度不变,得出物体做匀变速直线运动是解决本题的关键.
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:解答题
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