题目内容

10.如图所示,物体A和带负电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,A、B的质量分别是m和2m,劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平面上,另一端与物体A相连,倾角为θ的斜面处于沿斜面向上的匀强电场中,整个系统不计一切摩擦.开始时,物体B在一沿斜面向上的外力F=3mgsinθ的作用下保持静止且轻绳恰好伸直,然后撤去外力F,直到物体B获得最大速度,且弹簧未超过弹性限度,则在此过程中(  )
A.撤去外力F的瞬间,物体A的加速度为gsinθ
B.撤去外力F的瞬间,物体B的加速度为$\frac{3gsinθ}{2}$
C.A、B获得最大速度时,弹簧伸长量为 $\frac{3mgsinθ}{k}$
D.物体A和弹簧组成的系统机械能守恒

分析 在撤去外力前后对B物体受力分析,求的电场力,由牛顿第二定律求的加速度,当B受到的合力为零时,速度最大,根据机械能守恒定律的守恒条件判断物体A和弹簧组成的系统机械能是否守恒.

解答 解:AB、当施加外力时,对B分析可知F-2mgsinθ-F电=0
解得F电=mgsinθ
当撤去外力瞬间,A和B的加速度相同,它们受到的合力为F合=F电+2mgsinθ=(m+2m)a
解得:a=gsinθ,故A正确、B错误;
C、当B受到的合力为零时,B的速度最大,由kx=F电+2mgsinθ解得x=$\frac{3mgsinθ}{k}$,故C正确;
D、绳子拉力对A做正功,A和弹簧组成的系统机械能是增大的,故D错误;
故选:AC.

点评 本题综合考查了共点力平衡、牛顿第二定律、胡克定律、电场力做功与电势能的关系,以及运动学公式,综合性较强,弄清楚受力情况和运动情况是关键.

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