Question

【題目】如圖所示，在光滑絕緣水平面上，用長為2L的絕緣輕桿連接兩個質量均為m的帶電小球A和B．A球的帶電量為＋2q，B球的帶電量為－3q，兩球組成一帶電系統．虛線MN與PQ平行且相距3L，開始時A和B分別靜止于虛線MN的兩側，虛線MN恰為AB兩球連線的垂直平分線．視小球為質點，不計輕桿的質量，在虛線MN、PQ間加上水平向右的勻強電場后，系統開始運動．已知MN、PQ間電勢差為U．不計A，B兩球間的庫侖力，兩球均視為點電荷。試求：

（1）開始運動時，帶電系統的加速度大小；

（2）A球剛運動到PQ位置時的速度大小；

（3）帶電系統從靜止開始向右運動的最大距離。

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）

【解析】試題分析：（1）開始運動時，帶電系統的加速度，根據牛頓定律:

解得

（2）從開始運動，到A球剛運動到PQ位置，根據動能定理：

解得：

（3）帶電系統向右運動分三段：B球進入電場前、帶電系統在電場中、A球出電場．設A球離開PQ的最大位移為x，由動能定理得：2qEL-qEL-3qEx=0

解得則