如图(a),一粗糙、绝缘水平面上有两个质量均为m的小滑块A和B,其电荷量分别为q(q>0)和-q。A右端固定有轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹簧,弹簧处于原长状态。整个空间存在水平向右场强大小为E的匀强电场。A、B与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,其大小均为2qE。t=0时,A以初速度v0向右运动,B处于静止状态。在t1时刻,A到达位置S,速度为v1,此时弹簧未与B相碰;在t2时刻,A的速度达到最大,此时弹簧的弹力大小为3qE;在细杆与B碰前的瞬间,A的速度为2v1,此时t=t3。0~t3时间内A的v-t图像如图(b)所示,v1为图线中速度的最小值,t1、t2、t3;均为未知量。运动过程中,A、B处在同一直线上,A、B的电荷量始终保持不变,它们之间的库仑力等效为真空中点电荷间的静电力,静电力常量为k;B与弹接触瞬间没有机械能损失,弹簧始终在弹性限度内。

(1)求0~t1时间内,合外力对A所做的功;
(2)求t1时刻A与B之间的距离;
(3)求t1~t2时间内,匀强电场对A和B做的总功;
(4)若增大A的初速度,使其到达位置S时的速度为2v1,求细杆与B碰撞前瞬间A的速度。
【答案】(1)0~t1时间内,合外力对A所做的功为-;
(2)t1时刻A与B之间的距离为;
(3)t1~t2时间内,匀强电场对A和B做的总功为;
(4)细杆与B碰撞前瞬间A的速度大小为,方向水平向右。
1
2
m
v
2
1
1
2
m
v
2
0
(2)t1时刻A与B之间的距离为
kq
E
(3)t1~t2时间内,匀强电场对A和B做的总功为
q
kq
E
2
(4)细杆与B碰撞前瞬间A的速度大小为
(
1
+
3
)
v
1
【解答】
【点评】
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发布:2024/10/11 0:0:2组卷:842引用:1难度:0.1