试题与答案

如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+

题型:问答题

题目:

如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+qA和+qB的电荷量,质量分别为mA和mB.两物块由绝缘的轻弹簧相连.不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接一轻质小钩,整个装置处于场强为E、方向水平向左的匀强电场中.A、B开始时静止,已知弹簧的劲度系数为k,当地的重力加速度为g,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,A、B所带电荷量保持不变,B不会碰到滑轮.

(1)若在小钩上挂一质量为m的绝缘物块C并由静止释放,可使物块A恰好能离开挡板P,求物块C下落的最大距离;

(2)若C的质量改为2m,则当A刚离开挡板P时,B的速度多大?

答案:

(1)开始时弹簧被压缩的形变量为x1,由平衡条件:kx1=EqB

设当A刚离开档板时弹簧被拉伸的形变量为x2,由平衡条件:kx2=EqA

故C下降的最大距离为:h=x1+x2

由①~③式可解得h=

E
k
(qA+qB

(3)由能量守恒定律可知:

当C的质量为M时:mgh=qBEh+△E

当C的质量为2m时,设A刚离开挡板时B的速度为v

2mgh=qBEh+△E+

1
2
(2m+mB)v2

解得A刚离开P时B的速度为:

v=

2mgE(qA+qB)
k(2m+mB)

答:

(1)物块C下落的最大距离为

E
k
(qA+qB);

(2)若C的质量改为2m,当A刚离开挡板P时,B的速度为

2mgE(qA+qB)
k(2m+mB)

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