Question

如图所示，虚线MN下方存在竖直向上的匀强电场，场强E=2×10³V/m，电场区域上方有一竖直放置长为l=0.5m的轻质绝缘细杆，细杆的上下两端分别固定一个带电小球A、B，它们的质量均为m=0.01kg，A带正电，电量为q₁=2.5×10^-4C；B带负电，电荷量q₂=5×10^-5C，B到MN的距离h=0.05m。现将轻杆由静止释放（g取10m/s²），求：
（1）小球B刚进入匀强电场后的加速度大小。
（2）从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间。
（3）小球B向下运动离M、N的最大距离。

Answer 1

解：（1）小球B刚进入电场时，以A、B球及轻杆为一整体，做加速度为a的匀加速运动
由牛顿第二定律：
得：
（2）B球进入电场前，A、B球及轻杆整体做自由落体运动，时间t₁

得：
B球进入电场瞬间速度：
从B球进入电场到A球刚要进入电场过程，A、B球整体做匀加速运动，时间t₂

解方程得：
从开始运动到A刚要进入匀强电场过程中的时间
（3）设小球B向下运动离MN最大距离为S，A、B球整体从开始运动到到达最低点过程，由动能定理：
 
得：S=1.3m