Question

如图，有水平向右的匀强电场，场强E=1 000 V/m，现有一根绝缘轻杆OB，总长度为1 m，A为OB的中点，轻杆可绕O点在竖直面内自由转动，在A点和B点处各连接有一个质量m=10 g，带正电荷Q=5×10^-5 C的小球（小球体积忽略不计），将轻杆拉至水平位置由静止释放。求：

（1）轻杆转到竖直位置时，小球A和B的速度大小；

（2）轻杆转到竖直位置瞬间，AB杆在竖直方向对小球B的作用力大小；

（3）轻杆转到竖直位置瞬间，OA杆在竖直方向对小球A的作用力的大小。

Answer 1

解：（1）当系统从水平转至竖直位置过程中，系统能量守恒。

(mg+qE)OB+(mg+qE)OA=                                       ①

又由于A、B两球角速度ω相同，v_B=2v_A                                         ②

联立①②解出                                                     ③

（2）对小球B在竖直方向上有T_B－mg=                                   ④

解得T_B=mg+=0.46 N。                                                   ⑤

（3）对小球A在竖直方向上有T_A－mg－T_B=

解出T_A=mg+T_B+=0.74 N。                                                ⑦