机械|高中物理模型:子弹打木块模型( 三 )
图4
(1)带电环与左极板相距最近时的速度v;
(2)此过程中电容器移动的距离s 。
(3)此过程中能量如何变化?
答案:(1)带电环进入电容器后在电场力的作用下做初速度为v0的匀减速直线运动 , 而电容器则在电场力的作用下做匀加速直线运动 , 当它们的速度相等时 , 带电环与电容器的左极板相距最近 , 由系统动量守恒定律可得:
动量观点:
力与运动观点:
设电场力为F
(2)能量观点(在第(1)问基础上):
对m:
对M:
所以
运动学观点:
对M:
, 对m:
, 解得:
带电环与电容器的速度图像如图5所示 。 由三角形面积可得:
图5
解得:
(3)在此过程 , 系统中 , 带电小环动能减少 , 电势能增加 , 同时电容器等的动能增加 , 系统中减少的动能全部转化为电势能 。
【机械|高中物理模型:子弹打木块模型】
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