试题分析:⑴当棒的B端进入电场L/8时,对绝缘棒受重力mg、水平面的支持力N、水平向右的恒力QE/4和水平向左的电场力qE作用,根据牛顿第二定律有:QE/4-qE=ma ① 由于棒绝缘,且电荷分布均匀,所以有:q=× ② 由①②式联立解得:a=,方向水平向右 ⑵开始时,棒在水平向右恒力作用下向右做匀加速直线运动,棒开始进入电场时,受到了水平向左的电场力作用,且电场力的大小随棒进入电场中长度的增大而增大,将先做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到0时,棒的速度达到最大,即动能最大,设此时棒进入电场中的长度为x,有:=③ 根据动能定理有:(x0+x)-=Ekm-0 ④ 由③④式联立解得:Ekm=+ ⑶随着棒进入电场中长度的继续增大,棒将要做减速运动,当棒速度减为0时,棒的电势能最大 若x0=L,棒恰好全部进入电场,根据动能定理有:(x0+L)-=0-0 棒的电势能为:Epm== 若x0<L,棒一部分进入电场,设进入的长度为l,根据动能定理有:(x0+l)-=0-0 解得:l=,棒的电势能为:Epm==++ 若x0>L,棒全部进入电场,且A端离O点距离为l,有:(x0+l)--QE(l-L)=0-0 解得:l=,棒的电势能为:Epm=+QE(l-L)= |