如图所示,可视为质点的物块A、B、C放在倾角为θ=37°、长L=2.0m的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,物块的质量分别为mA=0.

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,可视为质点的物块A、B、C放在倾角为θ=37°、长L=2.0m的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,物块的质量分别为mA=0.8kg、mB=0.4kg,其中A不带电,B、C的带电量分别为q B=+4.0×10-5C、q =+2.0×10-5C,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
q1q2
r
.现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A在斜面上做加速度大小为a=2.5m/s2的匀加速直线运动,经过时间t0物体A、B分离并且力F变为恒力.当A运动到斜面顶端时撤去力F.已知静电力常量k=9.0×109N?m2/C2,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)未施加力F时物块B、C间的距离;
(2)t0时间内库仑力做的功;
(3)力F对A物块做的总功.
魔方格

◎ 答案

(1)未施加力F时,A、B、C三者处于静止状态,设B、C间的距离为L1,对A、B组成的整体有,
  (mA+mB)gsin37°=
kqCqB
L21

解得:L1=1.0m.
(2)经过时间t1,设B、C间的距离变为L2,对B由牛顿第二定律有,
  
kqCqB
L22
-mBgsin37°-μmBgcos37°=mBa,所以有:L2=1.2m.
从而库仑力做功,WE=k
qCqB
L1
-k
qCqB
L2
=1.2J.
(3)设经过时间t1,力F做的功为W1,A、B的速度变为:v1=

2a△L

对A、B由动能定理,W1+WE-(mA+mB)g△Lsin37°-μ(mA+mB)gcos37°△L=
1
2
(mA+mB)
v21
 
解得:W1=1.8J;
A、B分离后,力F变为恒力,对A由牛顿第二定律得:
  F-mAgsin37°-μmAcos37°=mAa,
所以力F做的功,W2=F(L-L2),
解得:W2=8.0J.
从而力F做的总功,W=W1+W2=9.8J.
答:
(1)未施加力F时物块B、C间的距离为1.0m;
(2)t0时间内库仑力做的功为1.2J;
(3)力F对A物块做的总功为9.8J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,可视为质点的物块A、B、C放在倾角为θ=37°、长L=2.0m的固定斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,A与B紧靠在一起,C紧靠在固定挡板上,物块的质量分别为mA=0.…”主要考查了你对  【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【牛顿第二定律】,【动能定理】  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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