如图所示,距离为L的两块平行金属板A、B竖直固定在表面光滑的绝缘

如图所示,距离为L的两块平行金属板A、B竖直固定在表面光滑的绝缘小车上,并与车内电动势为U的电池两极相连,金属板B下开有小孔,整个装置质量为M,静止放在光滑水平面上,一个质量为m带正电q的小球以初速度v0沿垂直于金属板的方向射入小孔,若小球始终未与A板相碰,且小球不影响金属板间的电场.

(1)当小球在A、 B板之间运动时,车和小球各做什么运动?加速度各是多少?

(2)假设小球经过小孔时系统电势能为零,则系统电势能的最大值是多少?从小球刚进入小孔,到系统电势能最大时,小车和小球相对于地面的位移各是多少?

答案

(1)小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,.(2) 

小球位移为 

小车位移为  


解析:

(1)小球做匀减速运动,,小车做匀加速运动,.

(2)系统的电势能最大时,小球相对小车静止,设此时小车与小球的速度均为v,由动量守恒,得,即 

则系统的最大电势能为

小球位移为 

小车位移为  

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