22.(15分)如图所示,竖直固定的光滑绝缘体的直圆筒底部放置一场源电荷A,其电荷量Q=+4×10-3C,场源电荷A形成的电场中各点的电势表达式为,其中k为静电力常量,r为空间某点到A的距离。有一质量为m=0.1kg的带正电小球B,带电量为q,B球与A球的间距为a=0.4m,此时小球B处于平衡状态,且小球B在场源A形成的电场中具有的电势能的表达式为,其中r为q与Q之间的距离。有一质量也为m的不带电绝缘小球C从距离B的上方H=0.8m处自由下落,落在小球B上立刻与小球B粘在一起向下运动,它们到达最低点后又向上运动,它们向上运动到达最高点为P(g=10m/s2,k=9×109N・m2/C2)。求:

   (1)小球B的带电量q为多少?

   (2)小球C与B碰撞后的速度为多少?

   (3)P点与小球A之间的距离为多大?

   (4)当小球B和C一起向下运动与场源A距离多远时,其速度最大?速度的最大值多少?

  • 答案
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