问题 问答题

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?

答案

(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=

vAO2
2a
=12m,tA=
vAO 
a
=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=

vBO2
2a
=3m   运动时间:tB=
vBO 
a
=1s      

A返回时:qE-f=ma′

a=

qE-f
m
=
10-5×2×104-0.2
0.1
m/s2=2m/s2

A返回走了s′=s-sB=9m         

用时tA=

2s′
a′
=3s        

∴△t=tA+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.

选择题
单项选择题