Question

如图，为水平放置的金属板，板中央有一个小孔，板下存在竖直向上的匀强电场。电场强度为。是一根长为，质量为的均匀带正电的绝缘细杆。现将杆下端置于处，然后将杆由静止释放，杆运动过程中始终保持竖直。当杆下落时速度达到最大。求：

（1）细杆带电荷量；

（2）杆下落的最大速度；

（3）若杆没有全部进入电场时速度减小为零，求此时杆下落的位移。

Answer 1

（1）由于下落时速度最大，则加速度力平衡

     所以有     即    

（2）从静止释放到下落过程中

     由动能定理：

     所以      

（3）设下落时，速度为零

     由动能定理：

     所以