v2由圆周运动知识,在最低点时,T-(mg+qE)=m ④ l联立以上各式,解得:T=49mg ⑤ 20评分标准:①到⑤每式2分
15.解析:(1)带电系统锁定解除后,在水平方向上受到向右的电场力作用开始向右加速运动,当B进入电场区时,系统所受的电场力为A、B的合力,因方向向左,从而做减速运动,以后不管B有没有离开右边界,速度大小均比B刚进入时小,故在B刚进入电场时,系统具有最大速度。 设B进入电场前的过程中,系统的加速度为a1,由牛顿第二定律:
2Eq=2ma1 ①
2B刚进入电场时,系统的速度为vm,由vm?2a1L ② 可得 vm?2EqL ③ m(2)对带电系统进行分析,假设A能达到右边界,电场力对系统做功为W1
则 W1?2Eq?3L?(?3Eq?2L)?0 ④
故系统不能从右端滑出,即:当A刚滑到右边界时,速度刚好为零,接着反向向左加速。由运动的对称性可知,系统刚好能够回到原位置,此后系统又重复开始上述运动。
设B从静止到刚进入电场的时间为t1,则 t1?vm?a12mL ⑤ Eq设B进入电场后,系统的加速度为a2,由牛顿第二定律?3Eq?2Eq?2ma2 ⑥ 显然,系统做匀减速运动,减速所需时间为t2,则有t2?0?vm?a28mL ⑦ Eq2mL ⑧ Eq那么系统从开始运动到回到原出发点所需的时间为t?2(t1?t2)?6(3)当带电系统速度第一次为零,即A恰好到达右边界NQ时,B克服电场力做的功最多,B增加的电势能最多,此时B的位置在PQ的中点处 所以B电势能增加的最大值?Ep?W?3Eq?2L?6EqL ⑨ 评分标准:①②每式1分 ③到⑧式每式2分 ⑨式3分