Question

【题目】如图甲所示，倾角θ＝30°的光滑固定斜杆底端固定一电荷量为Q＝2×10－4C的正点电荷，将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(与Q未接触)由静止释放，小球沿斜杆向上滑动过程中能量E随位移s变化的图象如图乙所示，其中线1为重力势能随位移变化图象，线2为动能随位移变化图象．(取g＝10 m/s2，静电力常量k＝9×109 N·m2/C2)

甲 乙

(1)求小球的质量m；

(2)小球向上滑行多远其加速度为零？小球所带的电荷量为多少？

Answer 1

【答案】（1）4 kg （2） 1 m 1.11×10－5 C

【解析】试题分析：由线1得到，读出斜率，即可求出m；由图线2看出，s=1m时，速度最大，此时小球受力平衡，由库仑力与重力沿斜面的分力平衡，即可求得q。

(1)由线1可得

则斜率为：

由题图知k＝20

联立解得：m＝4 kg

(2)当达到最大速度时带电小球受力平衡，其加速度为零，由题图可知： 时，小球加速度为零。

此时有:

联立解得：