如右图在竖直面内有水平向右的匀强电场,场强E=1000V/m,现有一根绝缘杠杆OB,总长度为1m,A为OB的中点,轻杆可绕O点在竖直面内自由转动,在A点和B点处各连接有一个质量m=10g,带正电荷Q=5×10-5C的小球(小球体积忽略不计),将轻杆拉至水平位置由静止释放。
(1)轻杆转到竖直位置时,小球A和B的速度大小。
(2)轻杆转到竖直位置瞬间,AB杆在竖直方向对小球B的作用力大小。
(3)轻杆转到竖直位置瞬间,OA杆在竖直方向对小球A的作用力的大小。
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解:
(1)当系统从水平转至竖直位置过程中,系统能量守恒。
①
又由于A、B两球角速度
相同,VB=2VA ②
联立①②解出
③
(2)对小球B在竖直方向上有TB-mg=m
④
解得TB=mg+m
=0.46N ⑤
(3)对小球A竖直方向上有TA-mg-TB=m
⑥
解出TA=mg+TB+ m
=0.74N ⑦
TA方向向上,TB方向向下