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电势差与电场强度的关系
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如图所示，可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°、长L=2m的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ=7380，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为mA=0.
网友投稿 2022-12-02 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示，可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°、长L=2m的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ=
7
3
80
，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为m
A
=0.80kg、m
B
=0.64kg、m
C
=0.50kg，其中A不带电，B、C的带电量分别为q
B
=+4.0×10
-5
C、q
C
=+2.0×10
-5
C且保持不变，开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用．如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0，则相距为r时，两点电荷具有的电势能可表示为E
p
=k
q
1
q
2
r
．现给A施加一平行于斜面向上的拉力F，使A在斜面上作加速度a=1.5m/s
2
的匀加速直线运动，经过时间t
0
，拉力F变为恒力，当A运动到斜面顶端时撤去拉力F．已知静电力常量k=9.0×10
9
N-m
2
/C
2
，g=10m/s
2
．求：
（1）未施加拉力F时物块B、C间的距离；
（2）t
0
时间内A上滑的距离及库仑力做的功；
（3）拉力F对A物块做的总功．
◎ 答案
（1）A、B、C处于静止状态时，设B、C间距离为L
1
，则C对B的库仑斥力：
F
0
=
k
q
C
q
B
L
21
以A、B为研究对象，根据力的平衡 F
0
=（m
A
+m
B
）gsin30°
联立解得 L
1
=1.0m
（2）给A施加力F后，A、B沿斜面向上做匀加速直线运动，C对B的库仑斥力逐渐减小，A、B之间的弹力也逐渐减小．经过时间t
0
，B、C间距离设为L
2
，A、B两者间弹力减小到零，此后两者分离，力F变为恒力．则t
0
时刻C对B的库仑斥力为：
F
0
=
k
q
C
q
B
L
22
①
以B为研究对象，由牛顿第二定律有：F
0
-m
B
gsin30°-μm
B
gcos30°=m
B
a ②
联立①②解得 L
2
=1.2m
则t
0
时间内A上滑的距离△L=L
2
+L
1
=0.2m
设t
0
时间内库仑力做的功为W
0
，由功能关系有
W
0
=k
q
1
q
2
L
1
-k
q
1
q
2
L
2
代入数据解得 W
0
=1.2J ③
（3）设在t
0
时间内，末速度为v
1
，力F对A物块做的功为W
1
，由动能定理有
W
1
+
W
2
+
W
G
+
W
f
=
1
2
(
m
A
+
m
B
)
v
21
④
而 W
f
=-μ（m
A
+m
B
）g?△Lcos30°，W
G
=-（m
A
+m
B
）g△Lsin30°⑤
v
21
=2a△L
⑥
由③～⑦式解得 W
1
=1.05J ⑦
经过时间t
0
后，A、B分离，力F变为恒力，对A由牛顿第二定律有
F-m
A
gsin30°-μm
A
gcos30°=m
A
a ⑧
力F对A物块做的功 W
2
=F?（L-L
2
） ⑨
由⑧⑨式代入数据得 W
2
=5 J
则力F对A物块做的功：W=W
1
+W
2
=6.05J
答：（1）未施加拉力F时物块B、C间的距离1.0m；
（2）t
0
时间内A上滑的距离及库仑力做的功1.2J；
（3）拉力F对A物块做的总功是6.05J．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°、长L=2m的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ=7380，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为mA=0.…”主要考查了你对 【动能定理】，【电势能】，【电势差与电场强度的关系】 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。
http://www.00-edu.com/html/202212/404446.html
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