问题 问答题

质量mA=3.0kg、长度L=0.60m、电量q=4.0×10-5C的导体板A在绝缘水平面上,质量mB=1.0kg可视为质点的绝缘物块B在导体板A上的左端,开始时A、B保持相对静止一起向右滑动,当它们的速度减小到υ0=3.0m/s时,立即施加一个方向水平向左、场强大小E=1.0×105N/C的匀强电场,此时A的右端竖直绝缘档板的距离为S,此后A、B始终处在匀强电场中,如图所示.假定A与挡板碰撞时间极短且无机械能损失,A与B之间(动摩擦因数μ1=0.25)及A与地面之间(动摩擦因数μ2=0.10)最大静摩擦力均可认为等于其滑动摩擦力,g取10m/s2.试求要使B不从A上滑下,S应满足的条件.

答案

设B受到的最大静摩擦力为f1m,则:f1m1mBg=2.5N…①

设A受到的滑动摩擦力为f2,则:f22(mA+mB)g=4.0N…②

施加电场后,设A、B以相同的加速度向右做匀减速运动,加速度大小为a,由牛顿第二定律:

qE+f2=(mA+mB)a…③

解得:a=2.0m/s2

设B受到摩擦力为f1,由牛顿第二定律得:f1=mBa…④

解得:f1=2.0N

由于f1<f1m,所以电场作用后,A、B仍保持相对静止以相同加速度a向右减速运动

A与挡板碰前瞬间,设A、B向右的共同速度为υ1

υ21
=
υ20
-2aS…⑤

A与挡板碰后,以A、B系统为研究对象:qE=f2

故A、B系统动量守恒,设A、B向左共同速度为υ,规定向左正方向,有:

mAυ1-mBυ1=(mA+mB)υ…⑦

设该过程中,B相对于A向右的位称移为S1,A向左的位移为S2由系统功能关系:

qES2-μ1mBgS1-μ2(mA+mB)gS2=

1
2
(mA+mB)υ2-
1
2
(mA+mB)
υ21
…⑧

A、B达到共同速度υ后做匀速运动.要使B不从A上滑下,S1≤L…⑨

由⑤⑥⑦⑧⑨可解得B恰好不滑下A时,S=2m

答:S应满足的条件为S≥2m

完形填空
判断题