题目内容

A、B两带电小球,A固定不动,B的质量为m、电荷量为q,在库仑力作用下,B由静止开始在水平面上运动.已知开始时,A、B间的距离为L,B的加速度为a,经过一段时间后,B的加速度为a/4.此时A、B间距离为多少?已知此时B的速度为v,则在此过程中电荷电势能的减少量为多少?如果A不固定,且质量为2m,电荷量为2q,则同样当B的速度为v时,A、B两个电荷的电势能减少量又为多少?

2L  mv2  mv2


解析:

由牛顿第二定律F=ma和库仑定律F=k 可知,小球B的加速度a∝.设小球B的加速度为a/4时两球间的距离为s,则有=()2,解得s=2L.

此过程电场力做正功,电荷的电势能减少,转化为B球的动能.则此过程中电荷电势能的减少量为ΔE=mv2.

若A不固定,释放后两球都将运动,对两球所组成的系统,合外力为零,动量守恒.设当B球的速度为v时,A球的速度为v′,则有0=mv+2mv′,此过程A、B两个电荷的电势能减少量为ΔE′=mv2+×2mv′2 ,解得ΔE′=mv2.

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