(2011?浙江一模)如圖所示,一平行板電容器水平放置,板間距離為d,上極板開有一小孔,質(zhì)量均為m,帶電荷量均為+q的兩個帶電小球(視為質(zhì)點),其間用長為L的絕緣輕桿相連,處于豎直狀態(tài),已知d=2L,今使下端小球恰好位于小孔中,由靜止釋放,讓兩球豎直下落.當下端的小球到達下極板時,速度剛好為零.試求:
(1)兩極板間勻強電場的電場強度;
(2)兩球運動過程中的最大速度.
分析:(1)兩小球先加速,當兩球全部進入電場后,開始做減速運動,說明兩個小球的總重力大于qE而小于2qE,對小球運動的整個過程運用動能定理列式求解;
(2)當?shù)诙䝼球剛好進入電場時,速度達到最大,此后開始減速,對加速過程運用動能定理列式求解即可.
解答:解:(1)對整個運動過程運用動能定理,得到
Eqd+Eq(d-L)=2mgd
∴E=
4mg
3q

故兩極板間勻強電場的電場強度為
4mg
3q

(2)由題意知,當小球下降L時,速度達到最大,此時:
2mgL-EqL=
1
2
(2m)v2
解得
v=
2gL
3

故兩球運動過程中的最大速度為
2gL
3
點評:本題關(guān)鍵是先判斷出物體的運動情況,然后根據(jù)動能定理對加速過程和全過程列式求解.
練習(xí)冊系列答案
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