题目内容

如图所示,电容为C、带电量为Q、极板间距为d的电容器固定在绝缘底座上,两板竖直放置,总质量为M,整个装置静止在光滑水平面上。在电容器右板上有一小孔,一质量为m、带电量为+q的弹丸以速度v0从小孔水平射入电容器中(不计弹丸重力,设电容器周围电场强度为0),弹丸最远可到达距右板为x的P点,求:

弹丸在电容器中受到的电场力的大小;

x的值;

当弹丸到达P点时,电容器电容已移动的距离s;

电容器获得的最大速度。

【小题1】

【小题2】

【小题3】

【小题4】


解析:

【小题1】电容极板电压  …………①

    极板问场强    …………②    则   …………③

 【小题2】弹丸到达P点时两者有共同速度,设为v,由动量守恒有:

      …………④

    对弹丸,由动能定理得: …………⑤,

    解得   …………⑥

  【小题3】对电容器,由动能定理得:…………⑦

    解得    …………⑧

  【小题4】弹丸最终返回从右板小孔飞出,此时电容器速度最大,设电容器速度为v1、弹丸速度为v2。则由动量守恒有:  …………⑨

    在整个过程中由能量守恒,即  …………⑩

    由⑨、⑩两式解得    …………11

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