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如图所示,一平行板电容器水平放置,板间距离为d,上极板开有一小孔,三个质量均为m...

如图所示,一平行板电容器水平放置,板间距离为d,上极板开有一小孔,三个质量均为m、带电荷量均为+q的带电小球,其间用长为L的绝缘轻轩相连,处于竖直状态,已知 d=3L今使下端小球恰好位于小孔中,且由静止释放,让三球竖直下落.当下端小球到达下极板时,速度恰好为零. 试求:
(1)两极板间的电压 
(2)小球运动的最大速度.

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(1)三个小球先加速,当两球全部进入电场后,开始做减速运动,说明两个小球的总重力大于qE而小于2qE,对小球运动的整个过程运用动能定理列式求解; (2)当整体所受的合力为零时,速度达到最大,由平衡条件可求得进入电场中的小球电量总和,对加速过程运用动能定理列式求解即可. 【解析】 (1)从开始到下端小球到达下极板,应用动能定理得:      3mgd-Eqd-Eq(d-L)-Eq(d-2L)=0 …(1)      d=3L …(2) 而E=…(3) 联立解得 U=  (2)当合力为零速度最大,即3mg=EQ 由(2)(3)(4)得:E= 联立以上两式得 Q=2q 所以第二小球进入电场时速度最大,根据动能定理得   3mgL-qEL= 解得,vm= 答: (1)两极板间的电压为. (2)小球运动的最大速度为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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