Question

2．如圖所示，在絕緣水平面上固定一帶電荷量為+4Q的物塊B，在與它相距r處放一質(zhì)量為m、帶電荷量為+Q的物塊A，物塊A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)將物塊A由靜止釋放，當(dāng)其速度達(dá)到最大值v時(shí)，A、B組成的系統(tǒng)的電勢能的變化量△E是多少？

Answer 1

分析 根據(jù)滑塊的運(yùn)動(dòng)情況可知滑塊受力情況，則可知庫侖力與滑動(dòng)摩擦力的大小關(guān)系；根據(jù)庫侖定律，結(jié)合動(dòng)能定理可求得電場力做功，從而判斷電勢能的變化．

解答 解：由題意可知，滑塊水平方向受庫侖力、滑動(dòng)摩擦力，摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相反，而庫侖力與運(yùn)動(dòng)方相同，因滑塊在b點(diǎn)靜止，當(dāng)在滑動(dòng)過程中，隨著間距增大，庫侖力減小，當(dāng)?shù)扔诨瑒?dòng)摩擦力，達(dá)到最大速度；
根據(jù)庫侖定律，則有：$\frac{k4Q•Q}{{（r+x）}^{2}}=μmg$
再由動(dòng)能定理可得：W_電-μmgx=$\frac{1}{2}$mv²-0，
解得：W_電=$\frac{1}{2}m{v}^{2}+μmg（\sqrt{\frac{4k{Q}^{2}}{μmg}}-r）$
那么A、B組成的系統(tǒng)的電勢能的變化量△E是-（$\frac{1}{2}m{v}^{2}+μmg（\sqrt{\frac{4k{Q}^{2}}{μmg}}-r）$）
答：A、B組成的系統(tǒng)的電勢能的變化量△E是-（$\frac{1}{2}m{v}^{2}+μmg（\sqrt{\frac{4k{Q}^{2}}{μmg}}-r）$）．
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點(diǎn)評(píng) 分析滑塊的受力和運(yùn)動(dòng)情況是解決的關(guān)鍵；應(yīng)注意庫侖力隨離Q的距離的增大而減小，而滑塊的運(yùn)動(dòng)可告訴我們最后一定有滑動(dòng)摩擦力大于庫侖力；明確電場力做功的特點(diǎn)及能量間的轉(zhuǎn)化．