Question

如图所示，电容为C、带电量为Q、极板间距为d的电容器固定在绝缘底座上，两板竖直放置，总质量为M，整个装置静止在光滑水平面上。在电容器右板上有一小孔，一质量为m、带电量为+q的弹丸以速度v₀从小孔水平射入电容器中（不计弹丸重力，设电容器周围电场强度为0），弹丸最远可到达距右板为x的P点，求：

弹丸在电容器中受到的电场力的大小；

x的值；

当弹丸到达P点时，电容器电容已移动的距离s；

电容器获得的最大速度。

Answer 1

【小题1】

【小题2】

【小题3】

【小题4】

解析:

【小题1】电容极板电压  …………①

    极板问场强    …………②    则   …………③

 【小题2】弹丸到达P点时两者有共同速度，设为v，由动量守恒有：

      …………④

    对弹丸，由动能定理得： …………⑤，

    解得   …………⑥

  【小题3】对电容器，由动能定理得：…………⑦

    解得    …………⑧

  【小题4】弹丸最终返回从右板小孔飞出，此时电容器速度最大，设电容器速度为v₁、弹丸速度为v₂。则由动量守恒有：  …………⑨

    在整个过程中由能量守恒，即  …………⑩

    由⑨、⑩两式解得    …………11