题目内容

相距的虚线MPNQ间有水平向右的匀强电场,将质量为、电荷量的带电小球F从两极板上方O点以的初速度水平抛出,O点距离电场上端的高度,小球恰好从电场上边缘M处进入电场,并沿直线运动。有一与虚线 MPNQ垂直的光滑绝缘的水平台面,上面有用长为的绝缘轻杆连接的两个质量均为的带电小球AB组成的带电系统,A球的带电量为,B球的带电量为。如图所示,初始AB分别静止于虚线MP的两侧,且到MP的距离相同,若视小球为质点,不计轻杆的质量,g取10 m/s2,求:

(1)两极板间的电场强度;

(2)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小;

(3)带电系统在电场中运动的周期。

(1)小球从OM做平抛运动。

竖直方向:------------①----2分

由几何关系得:-------②----1分

进入电场后做匀加速直线运动,----③-----1分

解得:----2分

(2) B进入电场前,对AB整体,由动能定理,--------④----2分

解得:----2分

(3)B进入电场前,对AB整体,由动量定理,-------⑤---1分

解得:----1分

B进入电场后,系统将做减速运动。--------⑥-----1分

解得----1分

设A刚到NQ边界速度为,则 -------⑦-----1分

解得: ----1分

由动量定理,--------⑧----1分

解得: ----1分

即AB系统将在初始位置和NQ间做往复运动。

所以周期为:-------⑨----1分

解得:---1分。

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