Question

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，平行板电容器板间距离为d，右极板有一小孔，通过孔有一绝缘杆，左端固定在左极板上，电容器极板连同底座、绝缘杆总质量为M.给电容器充电后，有一质量为m的带正电环恰套在杆上以某一初速度v₀对准小孔向左运动，设带电环不影响电容器板间电场的分布.带电环进入电容器后距左板的最小距离为d/2，试求带电环与左极板相距最近时的速度v，并求出此过程中电容器移动的距离.

Answer 1

【详细解析】 在带电环从进入电容器到带电环与电容器左板相距的过程中,设它们之间相互作用力为F .根据动量守恒定律有   

mv₀＝(m+M)v

若此过程中电容器移动的距离为s，由动能定理有

-F(s+)＝mv²-mv₀²                                                

   Fs＝Mv²                                                                                                     

解得   s＝