题目内容

如图所示,在水平桌面上有两个静止的物块A和B(均可视为质点),质量均为m=0.2kg,桌子处于方向斜向右上方与水平方向成45°角、电场强度E=10N/C的匀强电场中.物块A带正电,电荷量q=0.1C,A与桌面的动摩擦因数μ=0.2,物块B是绝缘体,不带电,桌面离地面的高度h=5m,开始时,A、B相距L=2m,B在桌子的边缘,在电场力作用下,A开始向右运动,A、B碰后交换速度,A、B间无电荷转移,求:(  )

(1)A经过多长时间与B相碰;

(2)A、B落点之间的水平距离.

【解析】 (1)选取A为研究对象,其受力情况如图所示:

根据牛顿第二定律:Eqcos45°-Ff=maA         ①

A物体在竖直方向受力平衡:FN+Eqsin45°=mg  ②

 

Ff=μFN                                   ③

设A经过时间t与B发生碰撞,

由运动学公式有:

L=aAt2                                          ④

由①②③④式得 t=1s

(2)A与B碰撞前一瞬间,A的速度vA=aAt          ⑤

得:v′A=0 v′B=4m/s

碰后,B做平抛运动,其水平位移sB=v′BtB       ⑧

tB=                                     ⑨

碰后,A在空中的受力情况如图所示.A在竖直方向做匀加速直线运动,设加速度为aAy,在水平方向做匀加速直线运动,设加速度为aAx

aAy=                       ⑩

aAx=                             ⑪

A的水平位移sA=aAxt                      ⑫

h=aAyt                                      ⑬

s=|sB-sA|

由以上各式得:s=1m                     ⑭

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