解题思路:1、小球B刚进入电场时,以A、B球及轻杆为一整体,运用牛顿第二定律2mg+q2E=2ma,代入数据计算可解得小球B刚进入匀强电场后的加速度大小.
2、分两个阶段研究,第一阶段:B球进入电场前,A、B球及轻杆整体做自由落体运动,则有h=[1/2]gt12,代入数据可解得时间t1和B球进入电场瞬间速度v1=gt1.
第二阶段:从B球进入电场到A球刚要进入电场过程,A、B球整体做匀加速运动,则有l=v1t2+[1/2]at22,代入数据可解得t2.
所以,从开始运动到A刚要进入匀强电场过程中的时间为t=t1+t2.
3、A、B球整体从开始运动到达最低点过程中,运用动能定理2mg(h+s)+q2Es-q1E(s-l)=0,代入数据可解得小球B向下运动离M、N的最大距离s.
(1)小球B刚进入电场时,以A、B球及轻杆为一整体,做加速度为a的匀加速运动,由牛顿第二定律:
2mg+q2E=2ma
解得a=g+
q2E
2m=15 m/s2
(2)B球进入电场前,A、B球及轻杆整体做自由落体运动,时间为t1,则有h=[1/2]gt12
解得:t1=0.1 s
B球进入电场瞬间速度:v1=gt1=1 m/s
从B球进入电场到A球刚要进入电场过程,A、B球整体做匀加速运动,时间为t2,则有l=v1t2+[1/2]at22
解方程得:t2=0.2 s
从开始运动到A刚要进入匀强电场过程中的时间
t=t1+t2=0.3 s.
(3)设小球B向下运动离MN最大距离为s,A、B球整体从开始运动到达最低点过程中,由动能定理得:
2mg(h+s)+q2Es-q1E(s-l)=0
解得:s=1.3m.
答:(1)小球B刚进入匀强电场后的加速度大小为15m/s.
(2)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间0.3s.
(3)小球B向下运动离M、N的最大距离1.3m.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律.
考点点评: 本题有一定的难度,要注意受力的变化导致加速度变化,运动过程要分析清楚,分阶段计算,比较好.