精英家教網(wǎng)如圖，質(zhì)量分別為m和2.5m的兩個小球A、B固定在彎成90°角的絕緣輕桿兩端，OA和OB的長度均為l，可繞過O點且與紙面垂直的水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動，空氣阻力不計．設(shè)A球帶正電，B球帶負電，電量均為q，處在豎直向下的勻強電場中，場強大小為E=mg/q．開始時，桿OA水平，由靜止釋放．求：
（1）當OA桿從水平轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中重力做的功和系統(tǒng)電勢能的變化量；
（2）當OA桿與豎直方向夾角為多少時A球具有最大速度？
分析：（1）根據(jù)重力做功的特點分別求出兩球重力做的功以及電場力做功大小，電場力做功等于電勢能的減小量．
（2）當力矩平衡時，球的速度最大，根據(jù)力矩平衡求出OA桿與豎直方向的夾角．
解答：解：（1）當OA桿從水平轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中，A球重力做正功，B球重力做負功．
則系統(tǒng)重力所做的功WG=mg l-2.5mgl=-1.5mgl               
電場力做功為：We=qEl+qEl=2qEl，
因為電場力做正功，電勢能減小，則電勢能減少了2qEl   
（2）在力矩平衡前，系統(tǒng)所受的外力做正功，力矩平衡后，系統(tǒng)所受外力做負功，知力矩平衡時，球的速度最大
根據(jù)力矩平衡得，（mg+qE）lsinθ=（2.5mg-qE）lcosθ            
tanθ=
3
4
，則θ=37°．
答：（1）重力做功為-1.5mgl．電勢能減小2qEl．
（2）當OA桿與豎直方向夾角為37°時，小球具有最大速度．
點評：解決本題的關(guān)鍵掌握重力做功與重力勢能的關(guān)系，電場力做功與電勢能的關(guān)系，以及知道力矩平衡時，速度最大．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖，質(zhì)量分別為m和M的兩個星球A和B在引力作用下都繞O點做勻速圓周運動，星球A和B兩者中心之間的距離為L．已知A、B的中心和O三點始終共線，A和B分別在O的兩側(cè)．引力常數(shù)為G．求兩星球做圓周運動的周期．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖，質(zhì)量分別為m和M的兩個星球A和B在引力作用下都繞O點做勻速周運動，星球A和B兩者中心之間距離為L．已知A、B的中心和O三點始終共線，A和B分別在O的兩側(cè)．引力常數(shù)為G．
（1）求兩星球做圓周運動的周期．
（2）在地月系統(tǒng)中，若忽略其它星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B，月球繞其軌道中心運行為的周期記為T1．但在近似處理問題時，常常認為月球是繞地心做圓周運動的，這樣算得的運行周T2．已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.98×1024kg 和 7.35×1022kg．求T2與T1兩者平方之比．（結(jié)果保留3位小數(shù)）

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖，質(zhì)量分別為m和2.5m的兩個小球A、B固定在彎成90°角的絕緣輕桿兩端，OA和OB的長度均為l，可繞過O點且與紙面垂直的水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動，空氣阻力不計．設(shè)A球帶正電，B球帶負電，電量均為q，處在豎直向下的勻強電場中，場強大小為E=
mg
q
．開始時，桿OA水平．由靜止釋放．當OA桿與豎直方向夾角
37°
37°
時A球具有最大速度，最大速度為
4gl
7
4gl
7
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖，質(zhì)量分別為m和2m的兩個小球A和B，中間用輕質(zhì)桿相連，在桿的中點O處有一固定轉(zhuǎn)動軸，把桿置于水平位置后釋放，在B球順時針擺動到最低位置的過程中（　　）
A、桿對球的力沿桿方向B、桿對A球做正功，桿對B球做負功C、A球、B球、桿和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒D、重力對A球做功的瞬時功率一直變大

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