問題詳情:
如圖所示,擋板P固定在足夠高的水平桌面上,小物塊A和B大小可忽略,它們分別帶有+QA和+QB的電荷,質量分別爲mA和mB的兩物塊由絕緣的輕*簧相連,一不可伸長的輕繩跨過滑輪,一端與B連接,另一端連接一輕質小鉤.整個裝置處於場強爲E、方向水平向左的勻強電場中.A、B開始時靜止,已知*簧的勁度係數爲k,不計一切摩擦及A、B間的庫侖力,A、B所帶電荷量保持不變,B始終不會碰到滑輪.
(1)若在小鉤上掛一質量爲M的物塊C並由靜止釋放,可使物塊A對擋板P的壓力恰爲零,但不會離開P,求物塊C下降的最大距離;
(2)若C的質量改爲2M,則當A剛離開擋板P時,B的速度多大.
【回答】
解:(1)開始時*簧形變量爲x1,
由平衡條件:kx1=EQB得x1=①
設當A剛離開檔板時*簧的形變量爲x2:
由:②kx2=EQA 得x2=②
故C下降的最大距離爲:h=x1+x2③
由①~③式可解得④
(2)由能量守恆定律可知:C下落h過程中,C重力勢能的減少量等於B的電勢能的增量和*簧**勢能的增量以及系統動能的增量之和
當C的質量爲M時:Mgh=QBE•h+△E*⑤
當C的質量爲2M時,設A剛離開擋板時B的速度爲V,則有
⑥
由④~⑥式可解得A剛離開P時B的速度爲:⑦
答:(1)C下降的最大距離爲
(2)A剛離開P時B的速度爲爲:
知識點:專題四 功和能
題型:計算題