Question

（本題12分） 固定有豎直電容器極板的絕緣底座放置在光滑的水平面上，板間距為d，一根光滑的絕緣桿穿過右極板的小孔水平固定在左極板上整體質量為M，電容器充電后，一質量為m的帶正電小球套在桿上以一初速度v₀，向左運動，已知運動中球與左端極板的最小距離為d/2，求距離最小時球的速度及該過程中電容器移動的距離。

 

Answer 1

【答案】

距離最小時球的速度為v =；電容器的位移大小為

【解析】由動量守恒可得   mv₀＝（M+m）v   得距離最小時球的速度為v =

設者之間的相互作用力大小為F，對這一過程，由動能定理可得，

對M有    FS_M＝Mv²

對m有   －FS_M＝mv²－mv₀²

又S_m－S_M＝d/2 以上各式聯立可得 電容器的位移大小為