Question

如圖所示，虛線MN下方存在豎直向上的勻強電場，場強E=2×10³V/m，電場區域上方有一豎直放置長為l=0.5m的輕質絕緣細桿，細桿的上下兩端分別固定一個帶電小球A、B，它們的質量均為m=0.01kg，A帶正電，電量為q₁=2.5×10^-4C；B帶負電，電荷量q₂=5×10^-5C，B到MN的距離h=0.05m。現將輕桿由靜止釋放（g取10m/s²），求：
（1）小球B剛進入勻強電場后的加速度大小。
（2）從開始運動到A剛要進入勻強電場過程的時間。
（3）小球B向下運動離M、N的最大距離。

Answer 1

解：（1）小球B剛進入電場時，以A、B球及輕桿為一整體，做加速度為a的勻加速運動
由牛頓第二定律：
得：
（2）B球進入電場前，A、B球及輕桿整體做自由落體運動，時間t₁

得：
B球進入電場瞬間速度：
從B球進入電場到A球剛要進入電場過程，A、B球整體做勻加速運動，時間t₂

解方程得：
從開始運動到A剛要進入勻強電場過程中的時間
（3）設小球B向下運動離MN最大距離為S，A、B球整體從開始運動到到達最低點過程，由動能定理：
 
得：S=1.3m