如圖25所示，一平行板電容器兩板水平相對放置，在兩板的正中心上各開一孔，孔相對極板很小，因此不會影響兩板間的電...
問題詳情：
如圖25所示，一平行板電容器兩板水平相對放置，在兩板的正中心上各開一孔，孔相對極板很小，因此不會影響兩板間的電場分佈。現給上下兩板分別充上等量的正負電荷，上板帶正電、下板帶負電，使兩板間形成勻強電場，電場強度大小為
。一根長為L的絕緣輕質硬杆上下兩端分別固定一帶電金屬小球A、B，兩球大小相等，且直徑小於電容器極板上的孔，A球帶負電
，B球帶正電
，兩球質量均為m。將“杆-球”裝置移動到上極板上方，保持豎直，且使B球剛好位於上板小孔的中心處、球心與上極板在一平面內。然後靜止釋放。已知帶電平行板電容器只在其兩板間存在電場，兩球在運動過程中不會接觸到極板，且各自的帶電量始終不變。忽略兩球產生的電場對平行板間勻強電場的影響，兩球可以看成質點，電容器極板厚度不計。重力加速度取g。求：
（1）B球剛進入兩板間時，“杆-球”裝置的加速度大小a。
（2）若以後的運動過程中，發現B球從下極板的小孔穿出後，剛好能運動L/2的距離。求電容器兩極板間距d。
（3）A、B兩球從開始到最低點的運動過程中，硬杆上所產生的*力始終是拉力，則拉力最大值是多大（靜電常數為k）？
【回答】
解：（1）以為AB系統為研究物件，有
， （2分）
得 
（1分）
（2）①從開始到A剛進入兩板間有：
（2分）
得 
② A進入兩板間到B即將穿出下孔，有：
（2分）
得 
………… ① （2分）
③ B穿出下孔後，有
（2分）
得
………… ②
聯立①②兩式得
所以，兩板間距
（2分）
（3）B球剛進入電場時，以A球為研究物件，有：
， （2分）
得 
A球剛進入電場時，以B球為研究物件，有：
，（2分）
得 
B球剛離開電場時，以B球為研究物件，有：
， （2分）
得 
所以，最大拉力為 （1分）
評分說明：表示式後面標註了（2分）而計算結果沒有標註分數的，是指結果和表示式共兩分，表示式正確或結果正確，都可以得這2分。第二問中，①②兩式寫對其中一個，即可得兩分。
知識點：靜電場及其應用單元測試
題型：計算題
