题目内容
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| 3 |
| 2 |
| d |
| 2 |
（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．
分析：（1）带电环与极板间相距最近时两者速度相等，选取带电环与电容器构成的系统作为研究对象，根据动量守恒定律，即可求出带电环与左极扳相距最近时的速度大小；
（2）根据电场力做功量度电势能变化求解环距左极板最近时环的电势能．
（3）对环和电容器分别运用动能定理，可求出此过程中摩擦力大小．
（2）根据电场力做功量度电势能变化求解环距左极板最近时环的电势能．
（3）对环和电容器分别运用动能定理，可求出此过程中摩擦力大小．
解答：解：（1）设环和电容器达到的共同速度为v，
对m和M系统动量守恒有：mv0=（M+m）v
解得：v=
=
=
v0
（2）根据电场力做功量度电势能变化得，环距左板最近时电势能，则得：E=-q?
=-
（3）设从开始到环距左板最近过程中，电容器移动距离为S，
对电容器，由动能定理，得：F电S+fS=
Mυ2
对环有：-F电（S+
）-f（S+d）=
mv2-
m
联立解得：f=
-
答：
（1）带电环与极板间相距最近时的速度为
v0．
（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为-
．
（3）带电环受到绝缘杆的摩擦力为
-
．
对m和M系统动量守恒有：mv0=（M+m）v
解得：v=
| mv0 |
| M+m |
| mv0 |
| 3m+m |
| 1 |
| 4 |
（2）根据电场力做功量度电势能变化得，环距左板最近时电势能，则得：E=-q?
| U |
| 2 |
| 2c |
（3）设从开始到环距左板最近过程中，电容器移动距离为S，
对电容器，由动能定理，得：F电S+fS=
| 1 |
| 2 |
对环有：-F电（S+
| d |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| v | 2 0 |
联立解得：f=
3m
| ||
| 8d |
| 2ca |
答：
（1）带电环与极板间相距最近时的速度为
| 1 |
| 4 |
（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为-
| 2c |
（3）带电环受到绝缘杆的摩擦力为
3m
| ||
| 8d |
| 2ca |
点评：考查动量守恒定律与动能定理的应用，注意动量守恒定律的守恒条件与方向性，并掌握动能定理的功的正负．
练习册系列答案
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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：
