如图(a),
O、N、P为直角三角形的三个顶点,∠NOP=37°,
OP中点处固定一电量为
q1 =2.0×10
-8 C的正点电荷,
M点固定一轻质弹簧。MN是一光滑绝缘杆,其中ON长为
a=1 m,杆上穿有一带正电的小球(可视为点电荷),将弹簧压缩到
O点由静止释放,小球离开弹簧后到达
N点的速度为零。沿ON方向建立坐标轴(取0点处
x=0),分别取适当位置为重力势能和电势能的零势能点,图(b)中图线分别为小球的重力势能(以0点为零势能点)和电势能随位置坐标
x变化的图象,其中
E0=1.15×10
-3 J,
E1=1. 92×l0
-3 J,
E2=6.39×10
-4J。(静电力常量
k=9.0×10
9 N.m
2/C
2,取sln 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度
g=10 m/s
2)
(1)求电势能为
E时小球的位置坐标
x1和小球的质量
m;
(2)已知在
x1处时小球与杆间的弹力恰好为零,小球已经脱离弹簧,求小球经过此位置时的加速度及小球所带的电荷量
q2;
(3)求小球释放瞬间弹簧的弹性势能
Ep;
(4)求小球经过
x1处时具有的动能
Ek。
