Question

【題目】如圖a所示,傾角30°的光滑固定斜桿底端固定一電荷量為的正點電荷，將一可視為點電荷的帶正電的小球，從斜桿的底端但與Q未接觸由靜止釋放，小球沿斜桿向上滑動過程中能量隨位移該位移沿桿方向的變化圖象如圖b所示，其中線1為重力勢能隨位移變化的圖象，線2為動能隨位移變化的圖象。,靜電力恒量，不計空氣阻力則

（1）描述小球向上運動過程中速度的變化情況；

（2）求小球的質量m和電荷量q；

（3）斜桿底端至小球速度最大處由正點電荷Q形成的電場的電勢差U。

Answer 1

【答案】（1）小球的速度先增大，后減小；（2）4kg；；（3）

【解析】

（1）由圖線2得知，小球的速度先增大，后減小；

（2）由線1可得

；

斜率

，

所以

當達到最大速度時帶電小球受力平衡

由線2可得,

得到：

；

（3）由線2可得，當帶電小球運動至1m處動能最大為27J。

根據動能定理

即有

代入數據得