如圖所示,豎直固定的光滑絕緣的直圓筒底部放置一場(chǎng)源A,其電荷量Q=+4×10
-3 C,場(chǎng)源電荷A形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)表達(dá)式為
,其中k為靜電力恒量,r為空間某點(diǎn)到A的距離.有一個(gè)質(zhì)量為m=0.1kg的帶正電小球B,B球與A球間的距離為a=0.4m,此時(shí)小球B處于平衡狀態(tài),且小球B在場(chǎng)源A形成的電場(chǎng)中具有的電勢(shì)能表達(dá)式為
,其中r為q與Q之間的距離.有一質(zhì)量也為m的不帶電絕緣小球C從距離B的上方H=0.8m處自由下落,落在小球B上立刻與小球B粘在一起向下運(yùn)動(dòng),它們到達(dá)最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng),它們向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最高點(diǎn)P.,求:
(1)小球C與小球B碰撞后的速度為多少?
(2)小球B的帶電量q為多少?
(3)P點(diǎn)與小球A之間的距離為多大?
(4)當(dāng)小球B和C一起向下運(yùn)動(dòng)與場(chǎng)源A距離多遠(yuǎn)時(shí),其速度最大?速度的最大值為多少?