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如圖所示,間距為L=0.45m的帶電金屬板M、N豎直固定在絕緣平面上,板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)E=1.5 ×104V/m。N板接地(電勢(shì)為零),其中央有一小孔,一根水平絕緣細(xì)桿通過小孔,其左端固定在極板M上。現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.05kg,帶電量q =+5.0×10-6C的帶正電小環(huán)套在細(xì)桿上,小環(huán)與細(xì)桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1。小環(huán)以一定的初速度對(duì)準(zhǔn)小孔向左運(yùn)動(dòng),若小環(huán)與金屬板M發(fā)生碰撞,碰撞中能量不損失(即碰后瞬間速度大小不變)。設(shè)帶電環(huán)大小不計(jì)且不影響金屬板間電場(chǎng)的分布(g取10m/s2)。求:
(1)帶電小環(huán)以多大的初速度v0進(jìn)入電場(chǎng),才能恰好到達(dá)金屬板M ?
(2)若帶電小環(huán)以初速度v1=1m/s進(jìn)入電場(chǎng),當(dāng)其動(dòng)能等于電勢(shì)能時(shí),距離N板多遠(yuǎn)?
(3)小環(huán)至少以多大的初速度v2進(jìn)入電場(chǎng),它在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)找不到動(dòng)能與電勢(shì)能相等的點(diǎn)?
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