(2012?虹口区二模)如图所示,长度为l的绝缘轻杆一端可绕O点在竖直平面内自由转动,另一端固定一个质量
(2012?虹口区二模)如图所示,长度为l的绝缘轻杆一端可绕O点在竖直平面内自由转动,另一端固定一个质量为m、带电量为+q的小球,整个装置处于水平向右的匀强电场中,电场强...
(2012?虹口区二模)如图所示,长度为l的绝缘轻杆一端可绕O点在竖直平面内自由转动,另一端固定一个质量为m、带电量为+q的小球,整个装置处于水平向右的匀强电场中,电场强度E=mgq.现将小球从最低点A处由静止释放,则轻杆可以转过的最大角度为______.若在轻杆的中点施加一个始终垂直于杆的作用力F,F的大小始终保持为2mg,将小球从图中的B处由静止释放后,作用力F的最大功率Pm=______.
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小球运动到最高点时,速度等于零,设最大角度为θ,根据动能定理得:
Eqlsinθ-mgl(1-cosθ)=0
解得:θ=45°或θ=90°
所以最大可以转过90°
F作用在杆的中点的作用效果,相当于
作用在小球上的作用效果,对小球进行受力分析,受重力、电场力、垂直于杆的作用力mg,
当小球运动到A点时,合力方向与速度方向垂直,此时速度最大,在此过程中运动动能定理得:
mg?
l+mgl(1-
)-
mgl=
mv2
解得:v=
所以作用力F的最大功率:Pm=mgv=mg
故答案为:90°,mg
Eqlsinθ-mgl(1-cosθ)=0
解得:θ=45°或θ=90°
所以最大可以转过90°
F作用在杆的中点的作用效果,相当于
F |
2 |
当小球运动到A点时,合力方向与速度方向垂直,此时速度最大,在此过程中运动动能定理得:
mg?
π |
2 |
| ||
4 |
| ||
2 |
1 |
2 |
解得:v=
gl(2+
|
所以作用力F的最大功率:Pm=mgv=mg
gl(2+
|
故答案为:90°,mg
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