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一光滑绝缘细直长杆处于静电场中,沿细杆建立坐标轴x,以x=0处的O点为电势零点,如图(a)所示.细杆各处电场方向沿x轴正方向,其电场强度E随x的分布如图(b)所示.细杆上套有可视为
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问题描述:

一光滑绝缘细直长杆处于静电场中,沿细杆建立坐标轴x,以x=0处的O点为电势零点,如图(a)所示.细杆各处电场方向沿x轴正方向,其电场强度E随x的分布如图(b)所示.细杆上套有可视为质点的带电环,质量为m=0.2kg,电荷量为q=-2.0×10-6C.带电环受沿x轴正向的恒力F=1.0N的作用,从O点静止开始运动,求:

(1)带电环在x=1m处的加速度;

(2)带电环运动区间内的电势最低值;

(3)带电环动能为0.5J时的位置;

(4)带电环电势能是动能3倍时的电势能.

廖貅武回答:
  (1)由图可知:E=(x+2)×105N/C,可知   带电环受到的电场力:FE=Eq=(x+2)×10-5×2×10-6=0.2x+0.4 N   带电环受到的合外力:F合=F-Eq=1-(0.2x+0.4)N=0.6-0.2x   当x=1m时,F合=0.6-0.2x=(0.6-0.2)N=0.4N   由F=ma得:a=Fm=0.40.2m/s
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