(2008•广州二模)如图所示,三块平行金属板竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,A、B板,B、C板间距离均为L,并分别与电

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  • 解题思路:(1)分析小球和小车的受力情况,判断其运动情况.

    (2)金属板B、C间建立匀强电场,其电场强度为

    E

    BC

    ε

    1

    L

    ,带电小球和小车受到的电场力大小为F=qEBC.分别分析电场力对小车和小球做功,确定出电场力做的总功.

    (3)当小球与小车相等时,若打不到A板,就打不到A板了,根据系统的动量守恒和功能关系列式求解.

    (1)小球受到水平向左的电场力,则小球向左做匀加速直线运动.根据牛顿第三定律可知,小车受到向右的电场力,小车向右做匀加速直线运动.

    (2)金属板B、C间的电场强度为EBC=

    ε1

    L

    带电小球和小车受到的电场力大小为:F=qEBC=

    qε1

    L

    设小车的位移为s,则带电小球的位移为L-s,

    电场力对小车做的功为W1=Fs

    电场力对带电小球做的功为W2=F(L-s)

    所以电场力对带电小球和车组成的系统所做的功为W=W1+W2=FL=qε1

    (3)设带电小球到达A、B板间的D点时相对小车静止,此时带电小球和小车的速度为v,并设B板到D点的电势差为UBD

    由动量守恒,mv0=(M+m)v

    由功能关系知:qε1−qUBD=

    1

    2(M+m)v2−

    1

    2mv02

    解得:UBD=ε1+

    Mmv02

    2q(M+m)

    所以,要使带电小球不打到A板上,电动势ε2必须满足:ε2>UBD=ε1+

    Mmv02

    2q(M+m)

    答:

    (1)小球由C板向B板运动过程中,小球向左做匀加速直线运动,小车向右做匀加速直线运动.

    (2)证明略.

    (3)为使小球不打到A板上,电动势ε2应满足的条件是:ɛ2>ɛ1+

    Mm

    v20

    2q(M+m).

    点评:

    本题考点: 闭合电路的欧姆定律;电场强度.

    考点点评: 本题相当于碰撞类型的问题,关键是分析物体的受力情况和运动情况,运用动量守恒和功能关系进行求解.

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