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：2024/06/16 09:32:21
 

 

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)