如图所示,在真空中的竖直平面内,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B,A球的电荷量为+4q,B球的电荷量为—3q,组成一带电系统。虚线MN与PQ平行且相距3L,开

◎ 题目

如图所示,在真空中的竖直平面内,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球ABA球的电荷量为+4qB球的电荷量为—3q,组成一带电系统。虚线MNPQ平行且相距3L,开始时PQ恰为杆的中垂线。在MNPQ间加竖直向上的匀强电场,恰能使带电系统静止不动。现使电场强度突然加倍(已知当地重力加速度为g),求:
(1)B球刚进入电场时的速度v1的大小;
(2)B球的最大位移及从开始静止到最大位移处B球电势能的变化量;
(3)带电系统运动的周期T

◎ 答案

(1)设带电系统静止时电场强度为E,有2mg =4qE,解得     ①
电场强度加倍后,从开始静止到B进入电场,根据动能定理有
            ②
联立①②得B球刚进入电场时的速度
(2)设B球在电场中的最大位移为s,经分析知A球向上越过了MN,根据动能定理有

解得s=1.2L  故B球的最大位移s=2.2L
电场力对B球做功
B球电势能增加3.6mgL
(3)带电系统向上运动分为三阶段,第一阶段匀加速运动,据牛顿第二定律有
,运动时间
第二阶段匀减速运动,同理可得
A球出电场时速度为v2,根据运动学公式有:,解得
第三阶段匀减速运动,
则运动周期

◎ 解析

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,在真空中的竖直平面内,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B,A球的电荷量为+4q,B球的电荷量为—3q,组成一带电系统。虚线MN与PQ平行且相距3L,开…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中的加速】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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