题目内容

如图所示,一带电平行板电容器水平放置,金属板M上开有一小孔.有ABC三个质量均为m、电荷量均为+q的带电小球(可视为质点),其间用长为L的绝缘轻杆相连,处于竖直状态.已知MN两板间距为3L,现使A小球恰好位于小孔中,由静止释放并让三个带电小球保持竖直下落,当A球到达N极板时速度刚好为零,求:

(1)三个小球从静止开始运动到A球刚好到达N板的过程中,重力势能的减少量;

(2)两极板间的电压;

(3)小球在运动过程中的最大速率.

答案:
解析:

  (1)(4分)设三个球重力势能减少量为△Ep

  △Ep=9mgL  (4分)

  (2)(6分)设两极板电压为U,由动能定理

  WW△Ek  (2分)

  3mg·3L=0  (2分)

  U=  (2分)

  (3)(10分)当小球受到的重力与电场力相等时,小球的速度最大vm

  3mg  (3分)

  n=2  (2分)

  小球达到最大速度的位置是B球进入电场时的位置

  由动能定理

  3mg·L×3mvm2  (3分)

  vm  (2分)


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