如图所示,高度相同质量均为m=0.1kg的带电绝缘滑板A及绝缘滑板B置于水平面上,A的带电量q=0.01C,它们的间距S

如图所示,高度相同质量均为m=0.1kg的带电绝缘滑板A及绝缘滑板B置于水平面上,A的带电量q=0.01C,它们的间距S=[4/3m
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willim-joker 幼苗

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解题思路:(1)根据动能定理求出A、B相撞前的速度.
(2)A与B相碰后,C在A上滑行时,A、B分离,B做匀速运动,根据动量守恒定律求出C滑上A时A的初速度.C滑上A后,A所受地面的摩擦力与所受的电场力大小相等,方向相反,知AC系统动量守恒,结合动量守恒定律和能量守恒定律求出滑板的长度.
(3)结合牛顿第二定律和运动学公式求出C在A上滑行的时间和AC一起运动的速度,从而求出AC速度相同时,A、B的距离.

(1)A与B相撞之前由动能定理:(qE−μ2mg)S=
1
2mv02.
得v0=

2(qE−μ2mg)
mS
代入数据得:v0=4m/s.
(2)A与B相碰后速度为v1
由动量守恒定律:mv0=(m+m)v1
v1=
v0
2=2m/s
C在A上滑行时,A、B分离,B做匀速运动
A与地面的摩擦力f22(m+M)g=0.8N.
A受到的电场力F=qE=0.8N.
故A、C系统动量守恒定律,
当C刚好滑到A左端时共速v2
由动量守恒定律:mv1=(m+M)v2
得v2=
mv1
m+M=0.5m/s.
设A长度为L则由能量守恒定律有:
μ1MgL=
1
2mv12−
1
2(M+m)v22
得L=

1
2mv12−
1
2(M+m)v22
μ1Mg
代入数据得L=0.5m
(3).对C由牛顿第二定律可知:
μ1Mg=Ma
得a=
μ1Mg
M=1m/s2
加速时间为t=
v2
a=
0.5
1=0.5s.
A的加速度大小为a′=
μ1Mg
m=5m/s2.
在这段时间内A的位移x1=
v12−v22
2a′=0.375m
AC速度相等时AB的距离△x′=v1t-x1=0.625m
从AC速度相等开始计时,AB的距离△x=△x′+(v1-v2)t=0.625+1.5t (m)
答:(1)A与B相碰前的速度为4m/s.
(2)要使C刚好不脱离滑板,滑板的长度应为0.5m.
(3)最终AB的距离为0.625+1.5t(m).

点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理的应用;机械能守恒定律.

考点点评: 本题综合考查了动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律以及牛顿第二定律和运动学公式,综合性较强,对学生的能力要求较高,关键理清物体的运动情况,选择合适的规律求解.

1年前

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