题目内容
在如图所示的竖直平面内,物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角θ=370的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上,轻绳与对应平面平行。劲度系数k=5N/m的轻弹簧一端固定在O点,一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连,弹簧处于原长,轻绳恰好拉直,DM垂直于斜面。水平面处于场强E=5×104N/C、方向水平向右的匀强电场中。已知A、B的质量分别为mA =0. lkg和mB =0. 2kg,B所带电荷量q=+4 ×l0-6C。设两物体均视为质点,不计滑轮质量和摩擦,绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,B电量不变。取g= l0m/s2,sin370 =0.6,cos370 =0.8。
(1)求B所受静摩擦力的大小;
(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6m/s2开始做匀加速直线运动。A从M到N的过程中,B的电势能增加了△Ep=0.06J。已知DN沿竖直方向,B与水平面间的动摩擦因数μ=0.4。求A到达N点时拉力F的瞬时功率。
解:(1)F作用之前,A、B处于静止状态。设B所受静摩擦力大小为,A、B间绳中张力为,有
对A: ①
对B: ②
联立①②式,代入数据解得=0.4N ③
(2)物体A从M点到N点的过程中,A、B两物体的位移均为s,A、B间绳中张力为,有 ④
⑤
设A在N点时速度为v,受弹簧拉力为,弹簧的伸长量为,有
⑥
⑦
⑧
由几何关系知 ⑨
设拉力F的瞬时功率为P,有P=Fv ⑩
联立④-⑩式,代入数据解得
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