如圖所示,帶等量異種電荷的兩平行金屬板豎直放置(M板帶正電,N板帶負(fù)電),板間距為d=80cm,板長為L,板間電壓為U=100V.兩極板上邊緣連線的中點(diǎn)處有一用水平輕質(zhì)絕緣細(xì)線拴接的完全相同的小球A和B組成的裝置Q,Q處于靜止?fàn)顟B(tài),該裝置中兩球之間有一處于壓縮狀態(tài)的絕緣輕質(zhì)小彈簧(球與彈簧不拴接),左邊A球帶正電,電荷量為q=4×10
-5C,右邊B球不帶電,兩球質(zhì)量均為m=1.0×10
-3kg.某時刻,裝置Q中細(xì)線突然斷裂,A、B兩球立即同時獲得大小相等、方向相反的速度 (彈簧恢復(fù)原長).若A、B之間彈簧被壓縮時所具有的彈性勢能為1.0×10
-3J,小球A、B均可視為質(zhì)點(diǎn),Q裝置中彈簧的長度不計,小球帶電不影響板間勻強(qiáng)電場,不計空氣阻力,取g=l0m/s
2.求:
(1)為使小球不與金屬板相碰,金屬板長度L應(yīng)滿足什么條件?
(2)當(dāng)小球B飛離電場恰好不與金屬板相碰時,小球A飛離電場時的動能是多大?
(3)從兩小球彈開進(jìn)入電場開始,到兩小球間水平距離為30cm時,小球A的電勢能增加了多少?