Question

如图所示，完全相同的金属板P、Q带等量异种电荷，用绝缘杆将其连成一平行正对的装置，放在绝缘水平面上，其总质量为M，两板间距为d，板长为2d，在P板中央位置处有一小孔．一质量为m、电量为+q的质点，从某一高度下落通过小孔后进入PQ，恰能匀速运动．外部的电场可忽略，板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g，求：

(1).PQ间电场强度的大小及电势差；

(2).粒子匀速运动过程中，装置对绝缘水平面的压力；

(3).现给PQ间再加一垂直纸面向里、磁感应强度B的匀强磁场，要使粒子进入PQ后不碰板飞出，则粒子应距P板多高处自由下落？

 

Answer 1

解：

（1）因小球受力平衡，   （ 2分）

            得：    (2分)

          电势差     （2分）

(2) 进入PQ后小球受到向上大小等于mg的电场力，地面对装置的支持力

N₂=Mg+mg. （3分）

根据牛顿第三定律可得PQ对地的压力

N_2*=Mg+mg.（1分）

(3)当下落高度较低时，依题意得：  （1分）

根据   （1分）

     得（1分）

又因为   （ 1分）       得（1分）

当下落高度较高时，有 (1分)，同理可得 

     (1分)

所以小球应距P板在释放(1分)