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如图所示,A和B是两个带有同种电荷小球,电量分别为10-3c和10-6c,C是不带电的绝缘木块,B的质量为2Kg,C的质量为3.625Kg,其中A固定在绝缘地面上,B、C恰能悬浮在A的正上方

网友投稿  2022-10-29 00:00:00  零零社区

◎ 题目

如图所示,A和B是两个带有同种电荷小球,电量分别为10-3c和10-6c,C是不带电的绝缘木块,B的质量为2Kg,C的质量为3.625Kg,其中A固定在绝缘地面上,B、C恰能悬浮在A的正上方某处,现对C施加一竖直向上的力F,使B、C一起以2.5m/s2加速度竖直向上做匀加速运动.已知静电力常量为k=9×109Nm2/c2,求:
(1)B经过多长时间就要与C脱离.
(2)B在与C脱离前的运动过程中系统电势能减少了4.0625J,求外力F对物体做功为多少?
魔方格

◎ 答案

(1)开始时,B、C恰能悬浮在A的正上方某处,
BC整体受重力和A对B的库仑力,由平衡得:
K
qCqB
r12
=(mB+mC)a
    ①
当BC间的作用力为零时BC开始分离,此时B受重力和A对B的库仑力,由牛顿第二定律得:
K
qCqB
r22
-mBg=mBa
     ②
设B经过时间t就要与C脱离,由x=
1
2
at2
得:
r2-r1=
1
2
at2
      ③
①②③联立代入数据求得 t=0.4s
(2)从开始到得B、C将要分离时速度为v,
则 v=at=2.5×0.4m/s=1m/s    ④
设电场力做功为W,外力做功为WF
由功能关系得:W=-△EP=-(-4.0625)J=4.0625J     ⑤
由动能定理得:W+WF-(mB+mC)g(r2-r1)=
1
2
(mB+mC)v2
     ⑥
④⑤⑥联立代入数据得:WF=10J
答:B经过0.4s就要与C脱离,外力F对物体做功为10J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,A和B是两个带有同种电荷小球,电量分别为10-3c和10-6c,C是不带电的绝缘木块,B的质量为2Kg,C的质量为3.625Kg,其中A固定在绝缘地面上,B、C恰能悬浮在A的正上方…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】,【功能关系】,【库仑定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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