如图所示，在真空中的竖直平面内，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B，A球的电荷量为+4q，B球的电荷量为－2q，组成一带电系统。虚线MN与P

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如图所示，在真空中的竖直平面内，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B，A球的电荷量为+4q，B球的电荷量为－2q，组成一带电系统。虚线MN与PQ平行且相距3L，开始时PQ恰为杆的中垂线。在MN与PQ间加竖直向上的匀强电场，恰能使带电系统静止不动。现使电场强度突然变为原来的3倍（已知当地重力加速度为g），求：
（1）B球刚进入电场时的速度v₁的大小；
（2）带电系统运动的周期T。

答案

解：（1）设带电系统静止时，电场强度为E，有

，得

①
电场强度变为原来3倍后，从开始静止到B进入电场，根据动能定理有

②
联立①②得，B球刚进入电场时的速度

（2）B球进入电场前由牛二定律

又动运学公式

，得

B球进入电场后，AB系统，由牛顿第二定律

③
①联立得

，方向向上，可知B球进入电场后AB系统仍向上加速，直至A球离开电场，设A球离开电场时，B球速度为V₂从B球进入电场至A球离开电场，根据动能定理

解得

从B球进入电场至A球离开电场经历的时间为t₂

从A球出电场后：由牛顿第二定律，对系统

减速至速度为0的位移

故最终速度减为0时，B球未出电场
此过程时间

上升过程时间

根据上下运动的对称性，可知：AB系统运动的周期为

举一反三

如图所示，一束电子从静止开始经U′= 5000V的电场加速后，从水平放置的一对平行金属板正中水平射入偏转电场中，若金属极板长L=0.05m，两极板间距d=0.02m，试求：
（1）两板间至少要加U才能使电子恰不飞出电场？
（2）在上述电压下电子到达极板时的动能。

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如图是某种静电分选器的原理示意图。两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷，形成匀强电场。分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度，到两板距离相等。混合在一起的a、b两种颗粒从漏斗出口下落时，a种颗粒带上正电，b种颗粒带上负电。经分选电场后，a、b两种颗粒分别落到水平传送带A、B上。
已知两板间距d=0.1m，板的长度l=0.5m，电场仅局限在平行板之间；各颗粒所带电量大小与其质量之比均为1×10^－5C/kg。设颗粒进入电场时的初速度为零，分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用力不计。要求两种颗粒离开电场区域时，不接触到极板但有最大偏转量。重力加速度g取10m/s²。
（1）左右两板各带何种电荷？两极板间的电压多大？
（2）若两带电平行板的下端距传送带A、B的高度H=0.3m，颗粒落至传送带时的速度大小是多少？
（3）设颗粒每次与传带碰撞反弹时，沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半。写出颗粒第n次碰撞反弹高度的表达式。并求出经过多少次碰撞，颗粒反弹的高度小于0.01。

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（附加题）
如图所示，ab是半径为R的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中，场强大小为E，方向一定．在圆周平面内将一带正电q的小球从a点以相同的动能抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点．在这些点中，到达c点时小球的动能最大，已知ac和bc间的夹角θ=30°，若不计重力和空气阻力，求：
（1）电场方向与ac间的夹角α为多大？
（2）若小球在a点时初速度与电场方向垂直，则小球恰好能落在C点，则初动能为多大？

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一带电粒子以的初速度v₀垂直于电场方向进入长为L的平行金属板间的偏转电场中，从偏转电场的另一侧飞出电场，侧移距离为Y．则带电粒子在电场中的运动时间为______，如果将初速度增大到原来的两倍，则侧移距离变为______平行金属板外的电场不计，粒子重力不计．

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如图所示，在竖直平面xOy内，x轴下方存在足够大的匀强电场，电场强度为E、方向竖直向下，同时存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．将一个带电小球从y轴上A（0，L）点以大小为v₀水平速度平抛出去（v₀ 未知），小球穿过x轴上C点（2L，0）后，恰好做匀速圆周运动，经过磁场回旋后再次返回A点．设重力加速度为g，空气阻力不计．
（1）判断小球带正电还是带负电，并画出该小球的运动轨迹
（2）求带电小球的初速度v₀的大小
（3）求磁场的磁感应强度B的大小
（4）求小球从A点出发到再次回到A点所用的时间．魔方格

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