Question

如圖所示，一根長L＝1.5 m的光滑絕緣細直桿MN，豎直固定在場強為E = 1.0×10⁵ N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強電場中．桿的下端M固定一個帶電小球A，電荷量Q = +4.5×10^－6 C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q= +1.0×10^一6 C，質量m = 1.0×10^一2 kg．現將小球從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運動．（靜電力常量k = 9.0×10⁹ N·m²／C²，取g＝l0 m/s²)
（1）小球B開始運動時的加速度為多大？
（2）小球B的速度最大時，距M端的高度h₁為多大？
（3）小球B從N端運動到距M端的高度h₂＝0.6l m時，速度為
v＝1.0 m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少？
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Answer 1

（1）小球在N點時，加速度a為：
   代入數據解得：
（2）小球速度最大時，合力為零：
   代入數據解得：
（3）由題知電場力做負功，故小球的電勢能增加
由能量守恒可知，小球電勢能改變為：

代入數據解得：

解析