Question

【题目】在水平向右的匀强电场中，有一绝缘直杆固定在竖直平面内，杆与水平方向夹角为53°，杆上A、B两点间距为L。将一质量为m、带电量为q的带正电小球套在杆上，从A点以一定的初速度释放后恰好沿杆匀速下滑。已知匀强电场的场强大小为E= 。求：

（1）轨道与小球间的动摩擦因数μ；

（2）从A点运动到B点过程中，小球电势能的变化量。

（sin53°=0.8，重力加速度为g）

Answer 1

【答案】（1）0.29（2）0.45 mgL

【解析】试题分析：对小球受力分析，受重力、电场力、摩擦力和弹力作用，根据平衡方程求出动摩擦因数；根据功能关系求出电势能的变化量。

（1）圆环的受力情况如图所示

其中，电场力F=Eq

沿杆方向： mgsin53°= Eqcos53°+f

垂直于杆方向： Eqsin53°+ mgcos53°= N

得：f = mgsin53°- Eqcos53°=0.35mg

N= Eqsin53°+ mgcos53°=1.2 mg

根据: 将相应数据代入解得：μ≈0.29

（2）克服电场力做功为：

带电小球克服电场力做功，电势能增加，增加量为0.45 mgL