高二物理真空中有两根绝缘细棒组成V形装置,处于竖直平面内,棒与水
真空中有两根绝缘细棒组成V形装置,处于竖直平面内,棒与平方向夹角45°,棒上各穿一个质量为M的小球(电荷量均为Q)小球从等高处由静止沿轨道下滑(轨道足够长)求:两小球间距离为多大时两球速度达到最大值?
取小球为研究对象,它受3个力:竖直向下的重力mg,水平方向指向棒的库伦力F=kQ^2/r^2,垂直于棒向上的支持力N. 小球越往下滑,两球的距离r越小,库伦力F越大,当库伦力F增大到沿棒向上的分力Fcosa等于重力沿棒向下的分力mgsina时,小球的速度最大. Fcosa=mgsina F=mgtana kQ^2/r^2=mgtana r=Q[k/(mgtana)]^1/2 答:两球相距Q[k/(mgtana)]^1/2时速度最大。