题目内容

如图所示，电容器固定在一个绝缘座上，绝缘座放在光滑水平面上，平行板电容器板间的距离为d，右极板上有一小孔，通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆，电容器极板以及底座、绝缘杆总质量为M，给电容器充电后，有一质量为m的带正电小环恰套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动，并从小孔进入电容器，设带电环不影响电容器板间电场分布．带电环进入电容器后距左板的最小距离为0.5 d，试求：

(1)带电环与左极板相距最近时的速度v；

(2)此过程中电容器移动的距离s．

答案：
解析：

　　答案：(1)带电环进入电容器后在电场力的作用下做初速度为v0的匀减速直线运动，而电容器则在电场力的作用下做匀加速直线运动，当它们的速度相等时，带电环与电容器的左极板相距最近，由系统动量守恒定律可得：

　　动量观点：　

　　力与运动观点：

　　设电场力为F

　　

　　(2)能量观点(在第(1)问基础上)：

　　对m：

　　对M：

　　

　　所以

　　运动学观点：

　　对M：，对m：

　　，解得：

　　带电环与电容器的速度图像如图所示．由三角形面积可得：

　　

　　解得：


练习册系列答案
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如图所示，电容器固定在一绝缘座上，绝缘座放在光滑水平面上，平行板电容器板间距离为d，电容为C，右极板有一个小孔，通过小孔有一长为
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d的绝缘杆，左端固定在左极板上，电容器板连同底座、绝缘杆总质量为M，给电容器充入电荷量Q后，有一质量为m的带电荷量为+q的环套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动（M=3m）．设带电环不影响电容器板间电场分布，电容器外部电场忽略不计，
带电环进入电容器后距左板最小距离为
d
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，试求：
（1）带电环与极板间相距最近时的速度大小；
（2）若取左极板的电势为零，当环距左极板最近时环的电势能；
（3）带电环受到的电场力大小；
（4）带电环受到绝缘杆的摩擦力大小．
精英家教网如图所示，电容器固定在一绝缘座上，绝缘座放在光滑水平面上，平行板电容器板间距离为d，电容为C，右极板有一个小孔，通过小孔有一长为
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d的绝缘杆、左端固定在左极板上，电容器极板连同底座、绝缘杆总质量为M，给电容器充入电荷量为Q后，有一质量为m的带电量为+q的环套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动（M=3m）设带电环不影响电容器板间电场分布，电容器外部电场忽略不计，带电环进入电容器后距左板最小距离为
d
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，试求：
（1）带电环与极板间相距最近时的速度．
（2）若取左极板的电势为零，当环距左极板最近时环的电势能．
（3）带电环受到绝缘杆的摩擦力．

（08年皖南八校联考）（11分）如图所示，电容器固定在一绝缘座上，绝缘座放在光滑水平面上，平行板电容器板间距离为d，电容为C，右极板有一个小孔，通过小孔有一长为的绝缘杆、左端固定在左极板上，电容器极板连同底座、绝缘杆总质量为M，给电容器充入电荷量为Q后，有一质量为m的带电量为+q的环套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动（M=3m）设带电环不影响电容器板间电场分布，电容器外部电场忽略不计，带电环进入电容器后距左板最小距离为，试求：

   （1）带电环与极板间相距最近时的速度.

   （2）若取左极板的电势为零，当环距左极板最近时环的电势能.

   （3）带电环受到绝缘杆的摩擦力.

如图所示，电容器固定在一个绝缘座上，绝缘座放在光滑水平面上，平行板电容器板间的距离为d，右极板上有一小孔，通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆，电容器极板以及底座、绝缘杆总质量为M，给电容器充电后，有一质量为m的带正电小环恰套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动，并从小孔进入电容器，设带电环不影响电容器板间电场分布。带电环进入电容器后距左板的最小距离为0.5d，试求：     

（1）带电环与左极板相距最近时的速度v；

（2）此过程中电容器移动的距离s。

（3）此过程中能量如何变化？

 

如图所示，电容器固定在一个绝缘座上，绝缘座放在光滑水平面上，平行板电容器板间距离为d，右极板有一小孔，通过孔有一绝缘杆，左端固定在左极板上，电容器极板连同底座、绝缘杆总质量为M.给电容器充电后，有一质量为m的带正电环恰套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动，设带电环不影响电容器板间电场的分布.带电环进入电容器后距左板的最小距离为d/2，试求带电环与左极板相距最近时的速度v，并求出此过程中电容器移动的距离.

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