Question

【題目】兩個帶電小球A和B，質量分別為m1、m2，帶有同種電荷，帶電荷量分別為q1、q2．A、B兩球均放在光滑絕緣的水平板上，A球固定，B球被質量為m3的絕緣擋板P擋住靜止，A、B兩球相距為d，如圖所示．某時刻起擋板P在向右的水平力F作用下開始向右做勻加速直線運動，加速度大小為a，經過一段時間帶電小球B與擋板P分離，在此過程中力F對擋板做功W．求：

（1）力F的最大值和最小值；

（2）帶電小球B與擋板分離時的速度．

Answer 1

【答案】（1）F最大值：m3a；最小值

（2）

【解析】試題分析：（1）開始運動時力F最小，以B球和擋板整體為研究對象，由牛頓第二定律得：

解得最小力為：

B球與擋板分離后力F最大，以擋板為研究對象，由牛頓第二定律解得最大力為：F2＝m3a

（2）B球與擋板分離時，其與a球的距離為r，以B球為研究對象，由牛頓第二定律得：①

B球勻加速直線運動的位移為：x＝r－d ②

由運動學公式得：v2＝2ax ③

由①②③聯立解得帶電小球B與擋板分離時的速度為：