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质量mA=3.0kg、长度L=0.60m、电量q=4.0×10-5C的导体板A在...

manfen5.com 满分网质量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υ=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.
A根据速度位移公式求出A碰撞挡板前的速度与s的关系.与挡板相碰的过程无机械能损失,A碰撞挡板后原速率反弹.根据AB系统所受外力情况,判断系统动量是否守恒.要使B恰好不从A上滑下时,B滑到A的右端,速度与A相同,若动量守恒,求出共同速度.由能量守恒定律列出速度与板长的关系式,再求出s. 【解析】 设B受到的最大静摩擦力为f1m,则:f1m=μ1mBg=2.5N…① 设A受到的滑动摩擦力为f2,则:f2=μ2(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 …⑤ A与挡板碰后,以A、B系统为研究对象:qE=f2 …⑥ 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: …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
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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