分析:(1)要正确求出C下落的最大距离,关键是正确分析当达到最大距离时系统中各个物体的状态,开始由于A受水平向左的电场力以及弹簧的弹力作用,A被挤压在挡板P上,当B向右运动弹簧恢复原长时,A仍然与挡板之间有弹力作用,当B继续向右运动时,弹簧被拉长,当弹簧弹力大小等于A所受电场力时,A与挡板之间弹力恰好为零,此时B、C的速度也恰好为零,即C下落距离最大,注意此时A处于平衡状态,而B、C都不是平衡状态.
(2)依据电场力做功即可求出小物块B的电势能的变化量,B、C一起运动过程中,初末速度均为零,B电势能增大,C重力势能减小,依据功能关系即可求出弹簧弹性势能变化量.
(3)对系统根据功能关系有:当小物块A刚离开挡板P时,C重力势能减小量等于B电势能和弹簧弹性势能以及B、C动能变化量之和;B球在竖直方向合外力为零,因此对B球正确进行受力分析即可求出小物块对水平面的压力.
解:(1)开始时弹簧的形变量为x
1,
对物体B由平衡条件可得:kx
1=Q
BE
设A刚离开挡板时,
弹簧的形变量为x
2,
对物块B由平衡条件可得:kx
2=Q
AE
故C下降的最大距离为:h=x
1+x
2=
(Q
A+Q
B)
(2)物块C由静止释放下落h至最低点的过程中,
B的电势能增加量为:
△E
p=Q
BEh=
Q
B(Q
A+Q
B)
由能量守恒定律可知:
物块由静止释放至下落h至最低点的过程中,
c的重力势能减小量等于
B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量
即:Mgh=Q
BEh+△E
弹解得:△E
弹=
(Mg-Q
BE)(Q
A+Q
B)
故小物块C下落到最低点的过程中,小物块B的电势能的变化量为
Q
B(Q
A+Q
B),弹簧的弹性势能变化量为△E
弹=
(Mg-Q
BE)(Q
A+Q
B)
(3)当C的质量为2M时,
设A刚离开挡板时B的速度为V,
由能量守恒定律可知:2Mgh=Q
BEh+△E
弹+
(2M+m
B)V
2解得A刚离开P时B的速度为:
因为物块AB均不离开水平桌面,
设物体B所受支持力为N
B1,所以对物块B竖直方向受力平衡:
m
Bg=N
B1+Q
BvB
由牛顿第三定律得:N
B=N
B1解得:N
B=m
Bg-BQ
B故小物块A刚离开挡板P时小物块B的速度大小为:
,此时小物块B对水平桌面的压力为:N
B=m
Bg-BQ
B.