问题 计算题

如图,可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=A与B紧靠一起,C紧靠在固定挡板上,三物块的质量分别为mA="0.80" kg、mB="0.64" kg、mC="0.50" kg,其中A不带电,B、C均带正电,且qC=2.0×10-5 C,开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用,B、C间相距L="1.0" m.如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0,则相距为r时,两点电荷具有的电势能可表示为Ep=k现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A在斜面上做加速度a="1.5" m/s2的匀加速直线运动,假定斜面足够长.已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,取g="10" m/s2.求:

(1)B物块的带电荷量qB.

(2)A、B运动多长距离后开始分离.

(3)从开始施力到A、B分离,力F对A物块做的功.

答案

(1)  (2)0.2m (3)1.05J

题目分析:(1)A、B、C处于静止状态时,设B物块的带电荷量为qB,则C对B的库仑斥力

以A、B为研究对象,根据力的平衡

联立解得

(2)给A施加力F后,A、B沿斜面向上做匀加速直线运动,C对B的库仑力逐渐减小,A、B之间的弹力也逐渐减小.设经过时间t,B、C间距离变为L′,A、B两者间弹力减小到零,此后两者分离.则t时刻C对B的库仑斥力为

以B为研究对象,由牛顿第二定律有

联立①②解得

则A、B分离时,A、B运动的距离

(3)设从开始施力到A、B开始分离这段时间内库仑力做的功为,力F对A物块做的功为,A、B分离时速度为.

由功能关系有:

由动能定理有

⑾

⑿

由③~⑦式解得.

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.

完形填空
单项选择题