如图所示,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上,-查字典问答网
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来自钱如竹的问题

  如图所示,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上,平行板电容器板间的距离为d,右极板上有一小孔,通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆,电容

  如图所示,电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上,平行板电容器板间的距离为d,右极板上有一小孔,通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆,电容器极板以及底座、绝缘杆总质量为M,给电容器充电后,有一质量为m的带正电小环恰套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动,并从小孔进入电容器,设带电环不影响电容器板间电场分布。带电环进入电容器后距左板的最小距离为0.5d,试求:

  (1)带电环与左极板相距最近时的速度v;

  (2)此过程中电容器移动的距离s。

  (3)此过程中能量如何变化?

1回答
2020-05-06 17:54
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康烁

  (1)

  (2)

  (3)带电小环动能减少,电势能增加,同时电容器等的动能增加,系统中减少的动能全部转化为电势能。

  :(1)带电环进入电容器后在电场力的作用下做初速度为v0的匀减速直线运动,而电容器则在电场力的作用下做匀加速直线运动,当它们的速度相等时,带电环与电容器的左极板相距最近,由系统动量守恒定律可得:

  动量观点:

  力与运动观点:

  设电场力为F

  (2)能量观点(在第(1)问基础上):

  对m:

  对M:

  所以

  运动学观点:

  对M:,对m:

  ,解得:

  带电环与电容器的速度图像如图5所示。由三角形面积可得:

  解得:

  (3)在此过程,系统中,带电小环动能减少,电势能增加,同时电容器等的动能增加,系统中减少的动能全部转化为电势能。

2020-05-06 17:55:50

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