Question

如圖所示，一帶電平行板電容器水平放置，金屬板M上開有一小孔。有A、B、C三個質量均為m、電荷量均為＋q的帶電小球（可視為質點），其間用長為L的絕緣輕桿相連，處于豎直狀態(tài)。已知M、N兩板間距為3L，現使A小球恰好位于小孔中，由靜止釋放并讓三個帶電小球保持豎直下落，當A球到達N極板時速度剛好為零，求：（1）三個小球從靜止開始運動到A球剛好到達N板的過程中，重力勢能的減少量；（2）兩極板間的電壓；（3）小球在運動過程中的最大速率。

Answer 1

 (1) 設三個球重力勢能減少量為△E_p；△E_p= 9mgL  

(2) 設兩極板電壓為U ，由動能定理：W_重-W_電＝△E_k  

3mg・3L－－－＝0    ；U =

(3) 當小球受到的重力與電場力相等時，小球的速度最大v_m，   3mg= ，     n=2 

小球達到最大速度的位置是B球進入電場時的位置，由動能定理得：

3mg・L-= ×3mv_m² 得：v_m=