如圖所示,電容器固定在一個(gè)絕緣座上,絕緣座放在光滑水平面上.平行板電容器板間距離為d,電容為C.右極板有一個(gè)小孔,通過小孔有一長為d的絕緣桿,左端固定在左極板上,電容器極板連同底座、絕緣桿總質(zhì)量為M.給電容器充入電荷量Q后,有一質(zhì)量為m、帶電荷量+q的環(huán)套在桿上以某一初速度v0對準(zhǔn)小孔向左運(yùn)動(dòng)(M=3m).設(shè)帶電環(huán)不影響電容器板間電場的分布,電容器外部電場忽略不計(jì)，帶電環(huán)進(jìn)入電容器后距左板最小距離為d.試求:

(1)帶電環(huán)與左極板間相距最近時(shí)的速度;

(2)若取左板電勢為零,當(dāng)環(huán)距左板最近時(shí)環(huán)的電勢能;

(3)帶電環(huán)受絕緣桿的摩擦力.

解析：(1)當(dāng)帶電環(huán)距左板最近時(shí),環(huán)和電容器等達(dá)到共同速度v.

由動(dòng)量守恒定律得mv0=(M+m)v

v=v0=v0.

(2)環(huán)在距左板最近時(shí)的電勢能E=-q=-.

(3)設(shè)從開始到環(huán)距左板最近的過程中,電容器移動(dòng)的距離為s

由動(dòng)能定理得

〔或-F電-Fμd=(M+m)v2-mv02直接得，其中F電=qE=〕

解之得Fμ=.

答案：(1)v0  (2)-  (3)


練習(xí)冊系列答案
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如右圖所示,電容器固定在一個(gè)絕緣座上,絕緣座放在光滑水平面上.平行板電容器板間距離為d,電容為C.右極板有一個(gè)小孔,通過小孔有一長為d的絕緣桿,左端固定在左極板上,電容器極板連同底座、絕緣桿總質(zhì)量為M.給電容器充入電荷量Q后,有一質(zhì)量為m、帶電荷量+q的環(huán)套在桿上以某一初速度v0對準(zhǔn)小孔向左運(yùn)動(dòng)(M=3m).設(shè)帶電環(huán)不影響電容器板間電場的分布,電容器外部電場忽略不計(jì)，帶電環(huán)進(jìn)入電容器后距左板最小距離為d.試求:

(1)帶電環(huán)與左極板間相距最近時(shí)的速度;

(2)若取左板電勢為零,當(dāng)環(huán)距左板最近時(shí)環(huán)的電勢能;

(3)帶電環(huán)受絕緣桿的摩擦力.

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示電容器固定在絕緣底座b，兩板豎直放置，總質(zhì)量為M，放于光滑水平面上，帶電量為Q，極板間距為d，電容器的電容為C，在板右側(cè)有一小孔，一質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子以速度v0從孔射入電容器中，粒子最遠(yuǎn)可到達(dá)距右板x的p點(diǎn)，不計(jì)重力，求：

（1）粒子受到的電場力；

（2）x的值；

（3）粒子到P時(shí)，電容器移動(dòng)的距離s；

（4）電容器獲得的最大速度。

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