题目内容
如图11所示,MN是两块竖直放置的带电平行板,板内有水平向左的匀强电场,PQ是光滑绝缘的水平滑槽,滑槽从N板中间穿入电场。a、b为两个带等量正电荷的相同小球,两球之间用绝缘水平轻杆固连,轻杆长为两板间距的,杆长远大于球的半径,开始时从外面用绝缘轻绳拉着b球使a球靠近M板但不接触。现对轻绳施以沿杆方向的水平恒力拉着b球和a球由静止向右运动,当b球刚从小孔离开电场时,撤去拉力,之后a球也恰好能离开电场。求运动过程中b球离开电场前和离开电场后(a球还在电场中)轻杆中的弹力之比。不计两球间库仑力,球视为点电荷。
图11
解析:设两球质量各为m,各受电场力大小为Ff,杆长为l,b球刚穿出时速度为v,两球加速时加速度大小为a1,减速时加速度大小为a2,b球离开前杆弹力大小为F1,离开后弹力大小为F2。
对a球:F1-Ff=ma1①
对b球:F2=ma2②
对整体:Ff=2ma2③
加速过程:v2=2a1·2l④
减速过程:v2=2a2l⑤
联立以上各式,解得:=。
答案:
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