如圖所示，在光滑絕緣水平面上有兩個帶電小球、，質量分別為3m和m，小球帶正電q，小球帶負電-2q，開始時兩小球...

問題詳情：

如圖所示，在光滑絕緣水 平面上有兩個帶電小球、，質量分別為3m和m，小球帶正電q，小球帶負電-2q，開始時兩小球相距s0，小球有一個水平向右的初速度v0，小球的初速度為零，若取初始狀態下兩小球構成的系統的電勢能為零，試*：當兩小球的速度相同時系統的電勢能最大，並求出該最大值；

【回答】

（1）由於兩小球構成的系統合外力為零，設某狀態下兩小球的速度分別為和，由動量守恆定律得                            （1） （2分）

所以，系統的動能減小量為       （2） （2分）

由於系統運動過程中只有電場力做功，所以系統的動能與電勢能之和守恆，考慮到系統初狀態下電勢能為零，故該狀態下的電勢能可表為

            （3） （1分）

聯立（1）、（3）兩式，得      （4）（1分）

由（4）式得：當                 （5） （1分）

時，系統的電勢能取得最大值，而將（5）式代入（1）式，得  （6）（1分）                               

即當兩小球速度相同時系統的電勢能最大，最大值為

                                             （7） （1分）

知識點：專題五 動量與能量

題型：綜合題