Question

【题目】如图所示，一根对称的V字形玻璃管倒置于竖直平面内，V字形玻璃管所在空间充满着方向竖直向下的匀强电场，场强大小E=1000V/m。一个质量m=10﹣4kg、带电量q=﹣2×10﹣6C的小球（小球直径比玻璃管内直径稍小），从A点由静止开始在管内运动，小球与管壁间的动摩擦因数为μ=0.5。已知AB、BC两管长度均为l=2m，倾角α=37°，且管顶B处有一段很短的光滑圆弧，小球在运动过程中带电量保持不变．g=10m/s2。求：

（1）小球第一次运动到B点所需的时间t；

（2）从开始运动到最终停止，系统产生的热量Q。

Answer 1

【答案】（1）（2）1.2×10-3s

【解析】

（1）设小球质量为m，小球从A点由静止开始做匀加速直线运动到B点的过程中，设加速度大小为a，根据牛顿第二定律有

Eqsinα﹣mgsinα﹣μN=ma

Eqcosα=mgcosα+N

带入数据解得

a=2m/s2

由匀变速直线运动规律有

解得

；

（2）小球最终停止在B点，由能量守恒定律得

Q=qElsinα﹣mglsinα

解得

Q=1.2×10﹣3J