(19分)在光滑绝缘的水平面上,用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均
(19分)在光滑绝缘的水平面上,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,组成一带电系统,如图所示,虚线MP为AB两球连线的垂直平分线,虚线NQ与MP平行且相距4L.最初A和B分别静止于虚线MP的两侧,距MP的距离均为L,且A球距虚线NQ的距离为3L.若视小球为质点,不计轻杆的质量,在虚线MP, NQ间加上水平向右的匀强电场E后,求:
(1)B球刚进入电场时,带电系统的速度大小.
(2)带电系统从开始运动到速度第一次为零所需时间以及B球电势能的变化量.

(19分)解:⑴带电系统开始运动时,设加速度为a1,由牛顿第二定律:
=
(2分)
球B刚进入电场时,带电系统的速度为v1,有:
(2分)
求得:
(2分)
⑵对带电系统进行分析,假设球A能达到右极板,电场力对系统做功为W1,有:

故带电系统速度第一次为零时,球A恰好到达右极板Q。 (2分)
设球B从静止到刚进入电场的时间为t1,则:
(2分) 解得:
(2分)
球B进入电场后,带电系统的加速度为a2,由牛顿第二定律:
(2分)
显然,带电系统做匀减速运动。减速所需时间为t2,则有:
求得:
(2分)
可知,带电系统从静止到速度第一次为零所需的时间为:
(1分)
B球电势能增加了 6 Eq L (2分)