试题分析:本题忽略掉带电小球之间相互作用力。
(1)两个小球处于电场中时,2qE=4mg (2分)
解得E=
. (1分)
(2)设第4个小球刚离开电场时,杆的运动速度为v,对整个杆及整个过程应用动能定理:
4mg·5L-4·qE·2L=
×4mv
2 (2分)
解得v=
. (1分)
(3)设杆匀速运动时速度为v
1,对第1个小球刚进入电场到第3个小球刚要进入电场这个过程,应用动能定理得4mg·2L-qE(L+2L)=
4mv
(2分)
解得v
1=
(1分)
第2个小球刚进入电场到第3个小球刚要离开电场的这段时间,整个杆做匀速直线运动,设运动时间为t
1,
则t
1=
=
(1分)
第3个小球离开电场后,只有第4个小球在电场中,杆做匀加速直线运动.设运动时间为t
2,则
t
2=
=
=
=
(1分)
所以,从第2个小球刚进入电场到第4个小球刚离开电场所经历的时间为
t=t
1+t
2=
. (1分)