Question

如圖所示，電容器固定在一個絕緣座上，絕緣座放在光滑水平面上，平行板電容器板間距離為d，右極板有一小孔，通過孔有一絕緣桿，左端固定在左極板上，電容器極板連同底座、絕緣桿總質量為M.給電容器充電后，有一質量為m的帶正電環恰套在桿上以某一初速度v₀對準小孔向左運動，設帶電環不影響電容器板間電場的分布.帶電環進入電容器后距左板的最小距離為d/2，試求帶電環與左極板相距最近時的速度v，并求出此過程中電容器移動的距離.

Answer 1

【詳細解析】 在帶電環從進入電容器到帶電環與電容器左板相距的過程中,設它們之間相互作用力為F .根據動量守恒定律有   

mv₀＝(m+M)v

若此過程中電容器移動的距離為s，由動能定理有

-F(s+)＝mv²-mv₀²                                                

   Fs＝Mv²                                                                                                     

解得   s＝