如图所示,在方向水平向右、大小为E=6×103N/C的匀强电场中有一个光滑的绝缘平面.一根绝缘细绳两端分别系有...
问题详情:
如图所示,在方向水平向右、大小为E=6×103 N/C的匀强电场中有一个光滑的绝缘平面.一根绝缘细绳两端分别系有带电滑块*和乙,*的质量为m1=2×10﹣4 kg,带电量为q1=2×10﹣9 C,乙的质量为m2=1×10﹣4 kg,带电量为q2=﹣1×10﹣9 C.开始时细绳处于拉直状态.由静止释放两滑块,t=3s时细绳突然断裂,不计滑块间的库仑力,试求:
(1)细绳断裂前,两滑块的加速度;
在整个运动过程中,乙的电势能增量的最大值;
(3)当乙的电势能增量为零时,*与乙组成的系统机械能的增量.
【回答】
解:对*乙整体分析有:F合=q1E+q2E=(m1+m2)a0
得m/s2=0.02m/s2.
当乙发生的位移最大时,乙的电势能增量最大.
细绳断裂前,*、乙发生的位移均为
此时*、乙的速度均为
v0=a0t=0.02×3m/s=0.06m/s
细绳断裂后,乙的加速度变为
=﹣0.06m/s2
从细绳断裂乙速度为零,乙发生的位移s乙′为
整个运动过程乙发生的最大位移为
s乙max=s0+s乙′=0.09+0.03m=0.12m
此时乙的电势能增量为
==7.2×10﹣7J.
(3)当乙的总位移为零,即乙返回到原出发点时,乙的电势能增量为零.
设细绳断裂后,乙经t′时间返回到原出发点,则有
代入数据,有
解得:t′=3s t′=﹣1s(不合题意,舍去.)
乙回到原出发点时的速度为
v乙′=v0+a乙′t′=0.06﹣0.06×3=﹣0.12m/s
细绳断裂后,*的加速度变为
=0.06m/s2
乙回到原出发点时*的速度为
v*′=v0+a*′t′=0.06+0.06×3m/s=0.24m/s
*与乙组成的系统机械能的增量为
=6.48×10﹣6J.
知识点:静电场及其应用单元测试
题型:计算题
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