Question

如圖所示，一固定直桿AB長為L＝2m，與豎直方向的夾角為q＝53°，一質量為m＝4kg、電荷量為q＝＋3´10^－5 C的小球套在直桿上，球與桿間的動摩擦因數為m＝0.5。直桿所在處空間有水平向右的勻強電場，場強為E＝10⁶ N/C，求：

（1）小球靜止起從桿的最高點A滑到最低點B時的速度大小v₁；

（2）若桿與豎直方向的夾角換成不同的值，小球滑到B時的速度也會不同，為使小球滑到桿的B端時的速度最大，某同學認為應使桿沿豎直方向放置，因為這樣重力做的功最多。你認為是否正確，若認為是正確的，請求出此最大速度v₂，若認為不正確，請說明理由并求出此時桿與豎直方向的夾角及此最大速度v₂。

 

Answer 1

【答案】

（2）某同學的說法不正確（1分），因為此時雖然重力做功多了但是電場力不做功了，而且克服摩擦力做功也多了，所以末動能不是最大（1分）。為使小球到達B點時的速度最大，只要重力與電場力做的功最多而克服摩擦力做的功最小，則桿應沿重力與電場力的合力方向，即與豎直方向夾角為q’＝37°，

由動能定理得：（F_esinq’＋mgcosq’）L＝mv₂²，解得v₂＝7.07m/s

 

【解析】略