如图所示,均可视为质点的三个物体A、B、C在倾角为30°的光滑斜面上,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,质量分别为mA=0.43kg,mB=0.20kg,mC=0

发布时间:2020-08-10 10:41:31

如图所示,均可视为质点的三个物体A、B、C在倾角为30°的光滑斜面上,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,质量分别为mA=0.43kg,mB=0.20kg,mC=0.50kg,其中A不带电,B、C的电量分别为qB=+2.0×10-5C、qC=+7.0×10-5C且保持不变,开始时三个物体均能保持静止,现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A做加速度a=2.0m/s2的匀加速直线运动,经过时间t,力F变为恒力.已知静电力常量k=9.0×109N?m2/C2,g=10m/s2.
(1)求时间t
(2)在时间t内,力F做功WF=2.31J,求系统电势能的变化量△Ep.

网友回答

解:(1)开始A、B整体静止时,设A、B与C相距为L1,则,
代入数据解得,L1=2m
当A、B间的弹力为零时,两者分离,以后F变为恒力.
对B有,解得L2=3m.
施加外力F后,假设A单独沿斜面向上加速运动,则F应为恒力,故A、B先一起沿斜面向上做匀加速直线运动,只有分离时,F才变为恒力.分离瞬时,A、B加速度仍相等,设A、B与C相距为L2,则

解得?t=1s
故时间t为1s.
(2)t时刻A,B仍具有共同速度v=at,
以A,B,C为研究对象,时间t内重力做功为WG=-(mA+mB)g(L2-L1)sin30°
根据动能定理有
根据系统电势能的变化与库仑力做功的关系得△Ep=-W库
系统电势能的变化量为△Ep=-2.1J
故系统电势能的变化量△Ep=-2.1J.
解析分析:(1)AB处于静止时,根据受力平衡求出BC间的距离,AB在拉力F的作用下,先一起做匀加速直线运动,当两者的弹力为零时,A单独做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出该时刻BC间的距离,从而得出AB一起匀加速运动的距离,根据匀变速直线运动的速度时间公式求出运动的时间.
(2)对系统运用动能定理,求出库仑力所做的功,根据功能关系△Ep=-W库求出系统电势能的变化量.

点评:本题综合运用了牛顿运动定律、动能定理以及电场力做功与电势能的关系,关键理清物体的运动情况,以及在运动过程中关键点的受力情况.
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