如圖所示,A和B是兩個帶有同種電荷小球,電量分別為10-3c和10-6c,C是不帶電的絕緣木塊,B的質(zhì)量為2Kg,C的質(zhì)量為3.625Kg,其中A固定在絕緣地面上,B、C恰能懸浮在A的正上方某處,現(xiàn)對C施加一豎直向上的力F,使B、C一起以2.5m/s2加速度豎直向上做勻加速運動.已知靜電力常量為k=9×109Nm2/c2,求:
(1)B經(jīng)過多長時間就要與C脫離.
(2)B在與C脫離前的運動過程中系統(tǒng)電勢能減少了4.0625J,求外力F對物體做功為多少?

【答案】分析:(1)由題意可知當(dāng)B、C之間的彈力為零時,B、C將要分離,對B受力分析,利用牛頓第二定律,列出方程即可求得B、C將要分離時AB之間的距離h1,開始時,BC整體受力平衡,利用平衡可求出此時AB之間的距離h2,兩位置距離之差即為B勻加速直線運動的位移,再利用勻變速直線運動規(guī)律即可求出時間;
(2)利用(1)求得的時間可求BC脫離時B的速度,根據(jù)動能定理即可求出外力對物體做的功.
解答:解:(1)開始時,B、C恰能懸浮在A的正上方某處,
BC整體受重力和A對B的庫侖力,由平衡得:
    ①
當(dāng)BC間的作用力為零時BC開始分離,此時B受重力和A對B的庫侖力,由牛頓第二定律得:
     ②
設(shè)B經(jīng)過時間t就要與C脫離,由得:
      ③
①②③聯(lián)立代入數(shù)據(jù)求得 t=0.4s
(2)從開始到得B、C將要分離時速度為v,
則 v=at=2.5×0.4m/s=1m/s    ④
設(shè)電場力做功為W,外力做功為WF
由功能關(guān)系得:W=-△EP=-(-4.0625)J=4.0625J     ⑤
由動能定理得:     ⑥
④⑤⑥聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得:WF=10J
答:B經(jīng)過0.4s就要與C脫離,外力F對物體做功為10J.
點評:解決此類題目的關(guān)鍵是能分析出BC何時脫離,選擇合適的研究對象,受力分析,再結(jié)合牛頓第二定律和動能定理列方出程,即可求解.
練習(xí)冊系列答案
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(2008?鹽城模擬)如圖所示,A和B是兩個點電荷,電量均為q,A固定在絕緣架上,B放在它的正上方很遠距離的一塊絕緣板上,現(xiàn)手持絕緣板使B從靜止起以加速度a(a<g)豎直向下做勻加速運動.已知B的質(zhì)量為m,靜電力常量為k,求:
(1)B剛開始脫離絕緣板時離A的高度h.
(2)如果B、A起始高度差為第(1)問中高度的3倍,則B在脫離絕緣板前的運動過程中,電場力和板的支持力對B做功的代數(shù)和為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,A和B是兩個點電荷,電量均為q,A固定在絕緣架上,在A的上方有一絕緣板,B放在板上,且正好在A的正上方,B的質(zhì)量為m,現(xiàn)在使板從靜止開始以加速度a豎直向下做勻加速直線運動,靜電常量為k,重力加速度為g,且a<g,求:
(1)B運動到離A多遠處,恰好對絕緣板無壓力?
(2)如果這個位置剛好將B開始運動時BA間的距離分成2:1,則B在此前的運動過程中,電場力和板對B的支持力對B做功的代數(shù)和為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,A和B是兩個帶有同種電荷小球,電量分別為10-3c和10-6c,C是不帶電的絕緣木塊,B的質(zhì)量為2Kg,C的質(zhì)量為3.625Kg,其中A固定在絕緣地面上,B、C恰能懸浮在A的正上方某處,現(xiàn)對C施加一豎直向上的力F,使B、C一起以2.5m/s2加速度豎直向上做勻加速運動.已知靜電力常量為k=9×109Nm2/c2,求:
(1)B經(jīng)過多長時間就要與C脫離.
(2)B在與C脫離前的運動過程中系統(tǒng)電勢能減少了4.0625J,求外力F對物體做功為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,A和B是兩個帶電小球,電量均為q,A固定在絕緣架上,B放在它的正上方很遠距離的一塊絕緣板上,現(xiàn)手持絕緣板使B從靜止起以加速度a(a<g)豎直向下做勻加速運動.已知B的質(zhì)量為m,靜電力常量為k,空氣阻力不計,求:
(1)B剛開始脫離絕緣板時離A的高度h;
(2)如果B、A起始高度差為第(1)問中高度的1.5倍,則B在脫離絕緣板前的運動過程中,電場力和板的支持力對B做功的代數(shù)和為多少?
(3)如果B、A起始高度差為第(1)問中高度的1.5倍,a=
3
4
g
,且B在脫離絕緣板后的最大速度為剛脫離時速度的
2
倍(一脫離就將板迅速移開,兩球始終未接觸),則從剛脫離板直到最大速度過程中電場力對B做的功為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,A和B是兩個同性點電荷,電量均為q,A固定在絕緣架上,B在A的正上方,且B放在一塊絕緣板上,現(xiàn)在手持絕緣板,使B從靜止起以加速度a豎直向下做勻加速運動(a<g),B的質(zhì)量為m.

求:(1)B運動到離A多遠的地方恰對絕緣板無壓力.

(2)如果這個位置正好將初始時B、A高度分成2∶1,B點在此前的運動過程中,電場力和板的支持力對B所做的總功(已知靜電力常量為K).

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