Question

如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)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=0.8m．有一質(zhì)量500g的帶電小環(huán)套在直桿上，正以某一速度沿桿勻速下滑，小環(huán)離桿后正好通過C端的正下方P點(diǎn)處．（g取l0m/s²）求：
（1）小環(huán)離開直桿后運(yùn)動的加速度大小和方向．
（2）小環(huán)從C運(yùn)動到P過程中的動能增量．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)小環(huán)在桿子上受力平衡，判斷出電場力的方向，根據(jù)共點(diǎn)力平衡求出電場力的大小，從而得知離開桿子后所受的合力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度的大小和方向．
（2）根據(jù)動能定理求出小環(huán)從C運(yùn)動到P過程中動能的增量．

解答：解：（1）∵帶電小環(huán)沿桿勻速下滑
∴根據(jù)受力分析可知電場力方向向右，即小環(huán)帶負(fù)電
桿子與水平方向成45°，∴mg=Eq
∴F合=ma=

2

mg
a=

2

g=10

2

m/s2方向垂直桿向下
（2）設(shè)小環(huán)C運(yùn)動到P的過程中動能的增量為△E_k=W_G+W_電
W_G=mgh=4J   W_電=0
△E_k=4J
答：（1）小環(huán)離開直桿后運(yùn)動的加速度大小為10

2

m/s，方向垂直桿向下．
（2）動能的增量為4J．

點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵通過共點(diǎn)力平衡得出電場力的大小和方向，然后運(yùn)用牛頓第二定律和動能定理進(jìn)行求解．