(2014?广元模拟)如图所示,在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B

2025-05-10 23:36:35
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回答1:

(1)设B球刚进入电场时带电系统的速度为v1,由动能定理
2qEL=

1
2
×2mv12
解得v1
2qEL
m

(2)带电系统向右运动分三段:B球进入电场前、AB都在电场中、A球出电场.
设A球运动的最大位移为x,由动能定理
得2qEL-qEL-3qE(x-2L)=0
解得x=
7
3
L

B球从刚进入电场到带电系统从开始运动到速度第一次为零时位移为
7
3
L?L=
4
3
L

其电势能的变化量为:Ep=W=3qE?
4
3
L=4qEL

(3)向右运动分三段,取向右为正方向
第一段加速:a1
2qE
2m
qE
m

          t1
v1
a1
2mL
qE

第二段减速:a2=?
qE
2m

设A球出电场电速度为v2,由动能定理得:?qEL=
1
2
×2m(v22?v12)

解得:v2
qEL
m
t2
v2?v1
a2
=2(
2
?1)
mL
qE

第三段再减速:a3
3qE
2m
t3
0?v2
a3
2
3
mL
qE

所以带电系统从静止开始到向右运动至最大距离处的时间:t=t1+t2+t3=(3
2
?
4
3
)
mL
qE

答:(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小为v1
2qEL
m

(2)带电系统从静止开始向右运动的最大距离为
7L
3
,此过程中B球电势能的变化量为4EL.
(3)带电系统从静止开始到向右运动至最大距离处的时间为
2
3
mL
qE