已知真空中电量为Q的点电荷电场中,若取无穷远为零电势点,则离电荷距离为r的某点的电势表达式为φ=kQr(k为静电力常数)
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(1)乙球受到电场力和F的作用,根据牛顿第二定律得

K[qQ

l20-F=ma

由题意,F=

kQq

4l02

解得,a=

3kqQ

4m

l20

(2)乙球的合外力先向左,所以乙球向左做加速度减小的加速运动,当合力为零时,速度最大,则有

K

qQ

r2−K

qQ

4

l20=0

解得 r=2l0

(3)乙球的电势能:ε=qϕ=

kqQ/r],电场力做正功,等于电势能的减少:

WE=-△ε=-(K

qQ

2l0−K

qQ

l 0)=k

qQ

2l0

外力做负功:WF=−K

qQ

4

l20l0=−K

Qq

4l0

由动能定理:WE+WF=[1/2m

V2m−0

得:

V m=

kqQ

2ml0]

(4)乙球达到速度最大后,再向左做加速度增大的减速运动,当速度等于零时,离甲球最远.V=0此时离开甲球距离为rm,然后又向右运动,根据对称性可知,当r=l0时速度又等于零.所以离开A球最近的距离为l0

根据动能定理得 WE+WF=0

kqQ

rm−

KqQ

l0