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试卷云
如图所示，
和
是竖直放置的无限大带电金属板，板间距离为d。板间放置一绝缘细杆，杆上穿有一质量为m、带电荷量为
的带电小球，小球孔径略大于细杆直径，杆与小球之间的动摩擦因数
，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。（
，
）
（1）调整绝缘杆处于水平状态，调节金属板之间的电压U，当电压为
（未知）时，带电小球沿绝缘杆匀速运动，求
；
（2）保持（1）问电压不变，使杆绕着端点O在竖直面内逆时针转动
，小球自距O点s处由静止释放，求小球自释放到O点电势能变化及所需时间。
【答案】（1）
；（2）电势能减少
，
【知识点】利用功能关系计算电场力做的功及电势能的变化、带电物体（计重力）在匀强电场中的直线运动
【详解】（1）金属板之间的电场强度
当小球匀速运动时，有
解得
（2）设小球所受电场力大小为
，根据（1）问可知
小球自出发到
点电场力做功
电场力做正功，带电小球电势能变化
即电势能减少
，小球运动过程，沿杆方向有
垂直于杆方向有
又
解得
根据
解得
