题目内容

如图所示,两个带电滑块甲和乙系于一根绝缘细绳的两端,放在一个光滑的绝缘平面上,整体置于方向水平向右、大小为N/C的匀强电场中,甲的质量为kg,带电荷量为C,乙的质量为kg,带电荷量为C。开始时细绳处于拉直状态。由静止释放两滑块,t=3s时细绳断裂,不计滑块间的库仑力。试求:

(1)细绳断裂前,两滑块的加速度;
(2)由静止开始释放后的整个运动过程中,乙的电势能增量的最大值;
(3)当乙的电势能增量为零时,甲与乙组成的系统机械能的增量。

(1)0.02m/s2.(2)(3)

解析试题分析:(1)对甲乙整体分析有:F=q1E+q2E=(m1+m2)a0,得a0=0.02m/s2
(2)当乙发生的位移最大时,乙的电势能增量最大.
细绳断裂前,甲、乙发生的位移均为
s0a0t2×0.02×32m=0.09m
此时甲、乙的速度均为
v0=a0t=0.02×3m/s=0.06m/s
细绳断裂后,乙的加速度变为
从细绳断裂乙速度为零,乙发生的位移s′为:
整个运动过程乙发生的最大位移为s乙max=s0+s′=0.09+0.03m=0.12m
此时乙的电势能增量为
(3)当乙的电势能增量为零时,即乙回到了出发点,设绳子断裂后乙经过回到了出发点   求得 
细绳断裂后,甲的加速度
甲继续发生的位移为
当乙回到出发位置时甲的总位移
电场力对甲做的功
所以系统的机械能增量为
考点:牛顿定律;电场力的功。

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