题目内容
(20分)如图所示,沿水平方向放置一条平直光滑槽,它垂直穿过开有小孔的两平行薄板,板相距3.5L.槽内有两个质量均为m的小球A和B,球A带电量为+2q,球B带电量为
,两球由长为2L的轻杆相连,组成一带电系统.最初A和B分别静止于左板的两侧,离板的距离均为L.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在两板间加上与槽平行向右的匀强电场E后(设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成,不影响电场的分布),求:
(1) 球B刚进入电场时,带电系统的速度大小;
(2) 带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间.
【答案】
解:(1)带电系统开始运动时,设加速度为a1,由牛顿第二定律:
=
③(3分)
球B刚进入电场时,带电系统的速度为v1,有:
④ (2分)
由③④求得:
⑤ (2分)
(2)设球B从静止到刚进入电场的时间为t1,则:
⑥ (2分)
将③⑤代入⑥得:
⑦
球B进入电场后,带电系统的加速度为a2,
由牛顿第二定律:
⑧ (2分)
显然,带电系统做匀减速运动.设球A刚达到右极板时的速度为v2,减速所需时间为t2,则有:
⑨
(2分)
⑩(2分)
求得:
⑾
球A离电场后,带电系统继续做减速运动,设加速度为a3,再由牛顿第二定律:
⑿ 1分
设球A从离开电场到静止所需的时间为t3,则有:
⒀ (2分)
求得:
⒂
由⑦⑾⒂可知,带电系统从静止到速度第一次为零所需的时间为:
⒃ (2分)
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