Question

如图所示，在光滑绝缘水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B．A球的带电量为＋2q，B球的带电量为－3q，两球组成一带电系统．虚线MN与PQ平行且相距3L，开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧，虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线．视小球为质点，不计轻杆的质量，在虚线MN、PQ间加上水平向右的匀强电场后，系统开始运动．已知MN、PQ间电势差为U．不计A，B两球间的库仑力，两球均视为点电荷。试求：

（1）开始运动时，带电系统的加速度大小；

（2）A球刚运动到PQ位置时的速度大小；

（3）带电系统从静止开始向右运动的最大距离。

Answer

（1）（2）（3）

【解析】试题分析：（1）开始运动时，带电系统的加速度，根据牛顿定律:

解得

（2）从开始运动，到A球刚运动到PQ位置，根据动能定理：

解得：

（3）带电系统向右运动分三段：B球进入电场前、带电系统在电场中、A球出电场．设A球离开PQ的最大位移为x，由动能定理得：2qEL-qEL-3qEx=0

解得则

考点：牛顿第二定律、动能定理

【名师点睛】解决本题的关键理清带电系统在整个过程中的运动情况，结合牛顿第二定律、动能定理和运动学公式综合求解。