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。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分）

   （2）設兩極板電壓為U ，由動能定理：W_重-W_電＝△E_k  （2分）

     3mg·3L－－－＝0  （2分）

     U= （2分）

   （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  （2分）

     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=  （2分）

解析:略