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 如图,在水平桌面上一根弹簧两端分别连着A、B两个小物块,A、B质量分别为m1m2,都带正电,电量分别为qq,其中A挨着固定挡板P,一不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接一轻质小钩.整个装置处于场强为E、方向水平向左的匀强电场中. AB开始时静止,,弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及AB间的库仑力,AB所带电荷量保持不变,B不会碰到滑轮。

⑴若在小钩上挂一质量为M的物块C并由静止释放,可使物块A对挡板P的压力恰为零,但不会离开P,求物块C下降的最大距离;

⑵若C的质量改为2M,求当A刚离开挡板P时,B的速度多大?(不得使用弹性势能表达式解此问)

 

 

 

 

 

 

 

 

答案

 ⑴开始时弹簧形变量为

由平衡条件:   ①     (3分)

设当A刚离开档板时弹簧的形变量为

由:  ②             (3分)

故C下降的最大距离为:  ③

由①~③式可解得    ④              (2分)

⑵由能量守恒定律可知:C下落h过程中,C重力势能的的减少量等于B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量以及系统动能的增量之和

C的质量为M时:    ⑤      (5分)

C的质量为2M时,设A刚离开挡板时B的速度为V    

 ⑥               (5分)

由④~⑥式可解得A刚离开PB的速度为:

  ⑦           

 

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