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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?

【答案】分析:(1)由题意可知当B、C之间的弹力为零时,B、C将要分离,对B受力分析,利用牛顿第二定律,列出方程即可求得B、C将要分离时AB之间的距离h1,开始时,BC整体受力平衡,利用平衡可求出此时AB之间的距离h2,两位置距离之差即为B匀加速直线运动的位移,再利用匀变速直线运动规律即可求出时间;
(2)利用(1)求得的时间可求BC脱离时B的速度,根据动能定理即可求出外力对物体做的功.
解答:解:(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:
    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:
     ②
设B经过时间t就要与C脱离,由得:
      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:     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.
点评:解决此类题目的关键是能分析出BC何时脱离,选择合适的研究对象,受力分析,再结合牛顿第二定律和动能定理列方出程,即可求解.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2008?盐城模拟)如图所示,A和B是两个点电荷,电量均为q,A固定在绝缘架上,B放在它的正上方很远距离的一块绝缘板上,现手持绝缘板使B从静止起以加速度a(a<g)竖直向下做匀加速运动.已知B的质量为m,静电力常量为k,求:
(1)B刚开始脱离绝缘板时离A的高度h.
(2)如果B、A起始高度差为第(1)问中高度的3倍,则B在脱离绝缘板前的运动过程中,电场力和板的支持力对B做功的代数和为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,A和B是两个点电荷,电量均为q,A固定在绝缘架上,在A的上方有一绝缘板,B放在板上,且正好在A的正上方,B的质量为m,现在使板从静止开始以加速度a竖直向下做匀加速直线运动,静电常量为k,重力加速度为g,且a<g,求:
(1)B运动到离A多远处,恰好对绝缘板无压力?
(2)如果这个位置刚好将B开始运动时BA间的距离分成2:1,则B在此前的运动过程中,电场力和板对B的支持力对B做功的代数和为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

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?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,A和B是两个带电小球,电量均为q,A固定在绝缘架上,B放在它的正上方很远距离的一块绝缘板上,现手持绝缘板使B从静止起以加速度a(a<g)竖直向下做匀加速运动.已知B的质量为m,静电力常量为k,空气阻力不计,求:
(1)B刚开始脱离绝缘板时离A的高度h;
(2)如果B、A起始高度差为第(1)问中高度的1.5倍,则B在脱离绝缘板前的运动过程中,电场力和板的支持力对B做功的代数和为多少?
(3)如果B、A起始高度差为第(1)问中高度的1.5倍,a=
3
4
g
,且B在脱离绝缘板后的最大速度为刚脱离时速度的
2
倍(一脱离就将板迅速移开,两球始终未接触),则从刚脱离板直到最大速度过程中电场力对B做的功为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,A和B是两个同性点电荷,电量均为q,A固定在绝缘架上,B在A的正上方,且B放在一块绝缘板上,现在手持绝缘板,使B从静止起以加速度a竖直向下做匀加速运动(a<g),B的质量为m.

求:(1)B运动到离A多远的地方恰对绝缘板无压力.

(2)如果这个位置正好将初始时B、A高度分成2∶1,B点在此前的运动过程中,电场力和板的支持力对B所做的总功(已知静电力常量为K).

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