如图甲所示,光滑的绝缘细杆水平放置,有孔小球套在杆上,整个装置固定于某一电场中。以杆左端为原点,沿杆向右为
x轴正方向建立坐标系。沿杆方向电场强度
E随位置
x的分布如图乙所示,场强为正表示方向水平向右,场强为负表示方向水平向左。图乙中曲线在0≤
x≤0.20m和
x≥0.4m范围可看作直线。小球质量
m=0.02kg,带电量
q=+1×10
-6C。若小球在
x2处获得一个
v=0.4m/s的向右初速度,最远可以运动到
x4处。
(1)求杆上
x4到
x8两点间的电势差大小
U;
(2)若小球在
x6处由静止释放后,开始向左运动,求:
a.
加速运动过程中的最大加速度
am;
b. 向左运动的最大距离
sm;
(3)若已知小球在
x2处以初速度
v0向左减速运动,速度减为零后又返回
x2处,所用总时间为
t0,求小球在
x2处以初速度4
v0向左运动,再返回到
x2处所用的时间(小球运动过程中始终未脱离杆)。你可能不会计算,但小球向左运动过程中受力特点你并不陌生,请展开联想,通过类比分析得出结果。
