题目内容

【题目】如图所示,挡板固定在足够高的水平桌面上左端,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+和+的电荷量,质量分别为和.两物块由绝缘的轻弹簧相连,一不可伸长的轻绳水平跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接一轻质小钩,整个装置处于方向水平向左的匀强电场中,电场强度为E.开始时A、B静止,已知弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,A、B所带电荷量保持不变,B一直在水平面上运动且不会碰到滑轮.试求:

(1)开始A、B静止时,求挡板对物块A的作用力大小;

(2)若在小钩上挂一质量为M的物块C并由静止释放,当物块C下落到最大距离时物块A对挡板的压力刚好为零,试求物块C下落的最大距离;

(3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板时,B的速度多大?

【答案】(1);(2);(3)

【解析】

(1)开始A、B静止时,AB受力平衡,水平方向有:

(2) 开始时弹簧形变量为x1,由平衡条件

得

设当A刚离开档板时弹簧的形变量为x2:由

得

所以C下降的最大距离为

联立解得

(3)由能量守恒定律可知:C下落h过程中,C重力势能的减少量等于B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量以及系统动能的增量之和,当C的质量为M时,

当C的质量为2M时,设A刚离开挡板时B的速度为v,则有

联立解得

练习册系列答案
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【题目】某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示。当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方,滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计。在气垫导轨上相隔一定距离L的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图线。

(1)当采用图甲的实验装置进行实验时,下列说法中正确的是(____)

A.滑块P机械能守恒

B.钩码Q机械能守恒

C.滑块P和钩码Q组成的系统机械能守恒

D.以上三种说法都正确

(2)实验前,接通电源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的△t1____△t2(选填“>”“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平。

(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若△t1、△t2、遮光条宽度d、滑块质量M、钩码质量m已知,若上述物理量间满足关系式______________,则表明在上述过程中,滑块和钩码组成的系统机械能守恒。

(4)若遮光条宽度d=8.400mm,A、B间的距离L=160.00cm,△t1=8.40×103s,△t2=4.20×103s,滑块质量M=180g,钩码Q质量m=20g,则滑块从A运动到B的过程中系统势能的减少量△Ep=_______J,系统动能的增量△Ek=________J。(g=9.80m/s2,计算结果保留三位有效数字)

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