Question

【題目】兩個(gè)帶電小球A和B，質(zhì)量分別為、，帶有同種電荷，帶電量分別為、、B兩球均放在光滑絕緣的水平板上，A球固定，B球被質(zhì)量為的絕緣擋板P擋住靜止，A、B兩球相距為d，如圖所示某時(shí)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(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，經(jīng)過一段時(shí)間帶電小球B與擋板P分離，在此過程中力F對(duì)擋板做功求：

力F的最大值和最小值？

帶電小球B與擋板分離時(shí)的速度？

從開始運(yùn)動(dòng)到帶電小球與擋板P分離的過程中，電場力對(duì)帶電小球B做的功？

Answer 1

【答案】(1) ; (2) (3)

【解析】

兩種電荷間存在斥力，在斥力作用下，B球先與P板一起向右做勻加速運(yùn)直到兩者分離，庫侖斥力不斷減小，以B和P整體為研究對(duì)象，可知，開始運(yùn)動(dòng)時(shí)力F最小，分離時(shí)力F最大，根據(jù)牛頓第二定律和庫侖定律求解；球與擋板分離時(shí)，以B球?yàn)檠芯繉?duì)象，由牛頓第二定律求出加速度，再運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解B、P分離時(shí)的速度；對(duì)擋板應(yīng)用動(dòng)能定理求出電場力對(duì)帶電小球B做的功；

解：開始運(yùn)動(dòng)時(shí)力F最小，以B球和擋板為研究對(duì)象，由牛頓第二定律

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(duì)象，由牛頓第二定律解得最大力為：

球與擋板分離時(shí)，以B球?yàn)檠芯繉?duì)象，由牛頓第二定律得：

B球勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移為：

又由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：

聯(lián)立解得帶電小球B與擋板分離時(shí)的速度為：

設(shè)B球?qū)�擋板做�?/span>，擋板對(duì)B球做功，電場力對(duì)B球做功，在B球與擋板共同運(yùn)動(dòng)的過程中，對(duì)擋板應(yīng)用動(dòng)能定理得：

擋板對(duì)B球做的功

對(duì)B球應(yīng)用動(dòng)能定理得：

聯(lián)立解得電場力對(duì)B球做功為：