高一 物理 物理:电荷库仑定律的题 请详细解答,谢谢! (24 21:0:12)
来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/08/22 20:47:45
例4、两根光滑绝缘棒在同一竖直平面内,两棒与水平面间均成45°角,棒上各穿有一个质量为m、带电荷量为Q的相同小球,如图所示.现让两球同时从同一高度由静止开始下滑,则当两球相距多大时,小球的速度达到最大值?
应该是朝上方滑动吧!
沿棒子方向分解力!
一开始库仑力大,加速。
随着距离增大,库仑力减小,动力减小,而重力使它减速,所以当在棒子方向库仑力的分力和重力的分力相等时,速度最大!
kQ^2/r^2*cos45°=mg*sin45°
r=Q根号(k/mg).
当两球相距Q根号(k/mg)时,小球的速度达到最大值.
选其中一个小球进行受力分析,可知小球受三个力,分别是重力、另一个小球的斥力即库仑力、绝缘棒的支持力,因为小球运动是沿着棒方向的,而重力和库仑力都不垂直于棒,所以可将重力和库仑力都分别分解为垂直于棒和沿棒方向的力,在垂直于棒方向受力平衡,沿棒方向上有重力沿棒向下的分力G1=Gsin45°和库仑力沿棒向上的分力F1=Fcos45°。其中F=K*Q*Q/R*R。刚开始由于G1>F1所以合外力向下,做加速运动,在运动过程中G1是不变的,而F1由于R是不断减小的所以F1增大,所以合外力逐渐减小,这个过程中小球做加速度逐渐减小的加速运动,所以可想而知当加速度为零时速度最大。此时就是F1=G1,由此可求出R(由于公式不好表示就不写出答案了)