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问题: 物理问题

如图,a、b两块水平放置的平行金属板间距为d,带有等量异种电荷。a板上有一小孔O,O上方距离a板高度为5d处,有一质量为m、带点量为+q的小球。小球由静止开始下落,穿过孔O进入匀强电场中。(1)若要使小球在电场中匀速下落,a、b板间的电压应是多少?从a到b电场力做功多少?(2)若要使小球到达b板时的速度刚好为零,a、b板间的电压应是多少?

解答:

若要使小球在电场中匀速下落
Eq=mg==>E=mg/q ....(1)
E=U/d ==>U=Ed .....(2)
(1),(2)==>a、b板间的电压U=mgd/q
a到b电场力做功=a到b重力势能的减少=mgd


若要使小球到达b板时的速度刚好为零,则
a到b电场力做功 =小球整个过程重力势能的减少
qU =mg*6d
U =6mgd/q