PAGE3-庫侖定律電場力的性質(zhì)2.如圖所示,間距為L=0.45m的帶電金屬板M、N豎直固定在絕緣平面上,板間形成勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)E=1.5×104V/m。N板接地(電勢為零),其中央有一小孔,一根水平絕緣細(xì)桿通過小孔,其左端固定在極板M上?，F(xiàn)有一質(zhì)量m=0.05kg,帶電量q=+5.0×10-6C的帶正電小環(huán)套在細(xì)桿上,小環(huán)與細(xì)桿之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1。小環(huán)以一定的初速度對準(zhǔn)小孔向左運(yùn)動,若小環(huán)與金屬板M發(fā)生碰撞,碰撞中能量不損失(即碰后瞬間速度大小不變)。設(shè)帶電環(huán)大小不計(jì)且不影響金屬板間電場的分布(g取(1)帶電小環(huán)以多大的初速度v0進(jìn)入電場,才能恰好到達(dá)金屬板M?(2)若帶電小環(huán)以初速度v1=1m/s進(jìn)入電場,當(dāng)其動能等于電勢能時,距離N(3)小環(huán)至少以多大的初速度v2進(jìn)入電場,它在電場中運(yùn)動時找不到動能與電勢能相等的點(diǎn)?【解析】(1)小環(huán)進(jìn)入電場后,在電場力和摩擦力共同作用下減速直到M板,速度變?yōu)榱?根據(jù)動能定理有:-qEL-μmgL=0-12mv02,解得:v0=2((2)①帶電小環(huán)以初速度v1=1m/s進(jìn)入電場后先做減速運(yùn)動,當(dāng)其動能和電勢能相等時,設(shè)它距離N則根據(jù)能量守恒定律有:12mv12-qEx-μmgx=qEx,解得:x=m②當(dāng)帶電小環(huán)以初速度v1=1m/s進(jìn)入電場,先做減速運(yùn)動到達(dá)左邊最遠(yuǎn)點(diǎn)后,向右返回到小孔的過程中,也可能會出現(xiàn)動能等于電勢能,設(shè)它向左運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離為d,根據(jù)動能定理有:-qEd-μmgd=0-12解得:d=mv12當(dāng)其動能等于電勢能時,設(shè)它距離N板為y,則根據(jù)動能定理得:qE(d-y)-μmg(d-y)=qEy,解得:y=(qE-μmg(3)小環(huán)以初速度v2進(jìn)入電場后,若它運(yùn)動到M板時的動能大于其電勢能,則它在電場中運(yùn)動時找不到動能與電勢能相等的點(diǎn),則:12mv解得:v2>2(qE+答案:(1)1.5m/s(2)0.125(3)1.9【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,等量異種電荷A、B固定在同一水平線上,豎直固定的光滑絕緣桿與AB連線的中垂線重合,C、D是絕緣桿上的兩點(diǎn),ACBD構(gòu)成一個正方形。一帶負(fù)電的小球(可視為點(diǎn)電荷)套在絕緣桿上自C點(diǎn)無初速釋放,則小球由C運(yùn)動到D的過程中,下列說法正確的是 ()A.桿對小球的作用力先增大后減小B.桿對小球的作用力先減小后增大C.小球的速度先增大后減小D.小球的速度先減小后增大【解析】選A。從C到D,電場強(qiáng)度先增大后減小,則電場力先增大后減小,則桿對小球的作用力先增大后減小,故A正確,B錯誤。因直桿處于AB的連線的中垂線上,所以此線上的所有點(diǎn)的電場方向都是水平向右的,對帶電小球進(jìn)行受力分析,受豎直向下的重力,水平向左的電場力和水平向右的彈力,水平方向上受力平衡,豎直方向