如图所示,水平桌面处有水平向右的匀强电场,场强大小E=2×104V/m,A、B是完全相同的两个小物体,质量均为m=0.1kg,电量均为q=2×10-5C,且都带负电,

发布时间:2020-08-09 06:48:11

如图所示,水平桌面处有水平向右的匀强电场,场强大小E=2×104V/m,A、B是完全相同的两个小物体,质量均为m=0.1kg,电量均为q=2×10-5C,且都带负电,原来都被按在桌面上的P点.现设法使A物体获得和电场E同方向的初速vA0=12m/s,A开始运动的加速度大小为6m/s2,经△t时间后,设法使B物体获得和电场E同方向的初速vB0=6m/s(不计A、B两物体间的库仑力),求:
(1)在A未与B相遇前,A电势能增量的最大值;
(2)小物体与桌面之间的阻力f为多大?
(3)如果要使A尽快与B相遇,△t为多大?

网友回答

解:(1)∵vA0>vB0,且a相同∴只能在A往返过程中与B相遇??????
A速度减到零,经过的位移为s==12m,tA==2s??????
△Emax=qEs=2×105×2×104×12?J=4.8J??????????????????????
(2)A释放后:qE+f=ma??????????????????????????????????????
得f=ma-qE=0.2N????????????????????????????????????????
(3)要使A在最短时间内与B相遇,则对应B减速到零时与A相遇.
B的最大位移:sB==3m???运动时间:tB==1s??????
A返回时:qE-f=ma′

A返回走了s′=s-sB=9m?????????
用时==3s????????
∴△t=tA+-tB=4s
答:(1)在A未与B相遇前,A电势能增量的最大值为4.8J;
(2)小物体与桌面之间的阻力f为0.2N;
(3)如果要使A尽快与B相遇,△t为4s.
解析分析:(1)因为vA0>vB0,且a相同,所以只能在A往返过程中与B相遇,求出A速度减到零时的位移计运动的时间,根据电场力做功与电势能增量的关系即可求解;
(2)A释放后在电场力和摩擦力的作用下做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律即可求得摩擦力;
(3)要使A在最短时间内与B相遇,则对应B减速到零时与A相遇.根据运动学基本公式求出B的最大位移及运动时间,再求出A返回时的加速度和A返回的位移,根据位移时间公式即可求解.

点评:本题主要考查了匀变速直线运动的基本公式及牛顿第二定律的应用,要求同学们能正确分析物体的受力情况和运动情况,难度适中.
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