精英家教網(wǎng)如圖所示,電荷量均為+q、質(zhì)量分別為m和2m的小球A和B,中間連接質(zhì)量不計(jì)的絕緣細(xì)繩(不考慮電荷之間的庫侖力),在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以速度v0勻速上升,某時(shí)刻細(xì)繩斷開.求:
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度大小及細(xì)繩斷開后兩球A、B的加速度;
(2)當(dāng)球B速度為零時(shí),球A的速度大。
(3)自繩斷開至球B速度為零的過程中,兩球組成系統(tǒng)的機(jī)械能增量為多少?
分析:(1)根據(jù)受力平衡條件,可確定電場(chǎng)強(qiáng)度;再由牛頓第二定律,即可求解;
(2)根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒定律,即可求解;
(3)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,及電場(chǎng)力做功導(dǎo)致系統(tǒng)的機(jī)械能減小,即可求解.
解答:解:(l)設(shè)場(chǎng)強(qiáng)為E,把AB球看成一個(gè)系統(tǒng).系統(tǒng)做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件得:
2qE=3mg,
解得電場(chǎng)強(qiáng)度為:E=
3mg
2q
,
繩斷后,對(duì)A球,由牛頓第二定律得:qE-mg=maA
解得:aA=
g
2
,方向:方向向上,
對(duì)B球,由牛頓第二定律得:qE-2mg=2maB
解得:aB=-
g
4
,方向:向下;
(2)自繩斷開至球B速度為零的過程中,系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒,
由動(dòng)量守恒定律得:(m+2m)v0=mAvA+0,
解得A球速度:vA=3v0;
(3)設(shè)繩斷到B球速度為零的時(shí)間為t,
由動(dòng)量守恒定律得:0=v0+aBt,
解得:t=
4v0
g
;
A的位移:SA=
(v0+3v0)
2
?t=
8
v
2
0
g
,
由功能關(guān)系對(duì)A球:EA=qESA=q?
3mg
2q
?
8
v
2
0
g
=12m
v
2
0
,
同理,對(duì)B球:EB=qESB=3m
v
2
0
,
兩球組成系統(tǒng)的機(jī)械能增量為:△E=△EA+△EB=15m
v
2
0

答:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為
3mg
2q
,細(xì)繩斷開后球A的加速度為
g
2
,
方向豎直向上,球B的加速度為
g
4
,方向豎直向下;
(2)當(dāng)球B速度為零時(shí),球A的速度大小為3v0
(3)自繩斷開至球B速度為零的過程中,兩球組成系統(tǒng)的機(jī)械能增量為15mv02
點(diǎn)評(píng):考查平衡條件、牛頓第二定律、動(dòng)量守恒定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用,掌握機(jī)械能守恒條件,理解除重力之外的力做功導(dǎo)致機(jī)械能變化.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,電荷量均為+q、質(zhì)量分別為m和2m的小球A和B.中間連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩,在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以速度v0勻速上升,某時(shí)刻細(xì)繩斷開(不考慮電荷間的庫侖力作用),求:
(1)細(xì)繩斷開后,A,B兩球的加速度的大小和方向.
(2)當(dāng)B球速度為零時(shí),A球的速度大。
(3)自繩斷開至B球速度為零的過程中,A球機(jī)械能增量.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?杭州一模)如圖所示,電荷量均為+q,質(zhì)量分別為m和2m的小球A和B,中間連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩,在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以速度v0勻速上升,某時(shí)刻細(xì)繩突然斷開.不計(jì)兩球間的庫侖力,求:
(1)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E及細(xì)繩斷開后A、B兩球的加速度;
(2)當(dāng)B球速度為零時(shí),A球速度的大;
(3)自細(xì)繩斷開至B球速度變?yōu)榱愕倪^程中,兩球組成的系統(tǒng)的機(jī)械能增加量.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,電荷量均為+q、質(zhì)量分別為m和3m的小球A和B,中間連接質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩,在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以速度v0勻速上升.若不計(jì)兩帶電小球間的庫侖力作用,某時(shí)刻細(xì)繩斷開,求:
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度及細(xì)繩斷開后A、B兩球的加速度;
(2)當(dāng)B球速度為零時(shí),A球速度的大;
(3)從繩斷開至B球速度為零的過程中,兩球組成系統(tǒng)的機(jī)械能增量為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,電荷量均為+Q的點(diǎn)電荷A、B連線上有a、c兩點(diǎn),在連線的中垂線上有b、d兩點(diǎn),a、b、c、d點(diǎn)都與連線的中點(diǎn)O等距.下列說法中正確的是( 。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案