精英家教網(wǎng)如圖所示,質(zhì)量為m1、帶有正電荷q的金屬小球和質(zhì)量為m2不帶電的小木球之間用絕緣細線相連后,置于豎直向上、場強為E、范圍足夠大的勻強電場中,兩球恰能以速度v勻速豎直上升,當小木球運動到A點時細線突然斷裂,小木球運動到B點時速度為零,則(  )
A、小木球的速度為零時,金屬小球的速度也為零
B、小木球的速度為零時,金屬小球的速度大小為
m2v
m1
C、A、B兩點之間的電勢差為
Ev2
2g
D、小木球從A到B的過程中,其動能的減少量等于兩球重力勢能的增加量
分析:線斷開前,兩球在電場中做勻速直線運動,兩球的總重力與電場力平衡,斷開細線后,兩球的總重力與電場力均不變,合力為零,兩球組成的系統(tǒng)總動量守恒,根據(jù)動量守恒定律分析小木球的速度為零時,金屬小球的速度.對于木球B,細線斷開后,只受重力,機械能守恒,由機械能守恒定律求解上升的高度AB,再由U=Ed求出A、B間的電勢差.根據(jù)能量守恒定律分析小木球從點A到點B的過程中,其動能的減少量與兩球重力勢能的增加量的關(guān)系.
解答:解:A、B斷開細線后,兩球組成的系統(tǒng)合力為零,總動量守恒,根據(jù)動量守恒定律得,(m1+m2)v=m2v′得,金屬小球的速度大小為v′=
(m1+m2)v
m1
.故A錯誤,B錯誤;
    C、斷開細線后,木球的機械能守恒,則有m2gh=
1
2
m2v2
,得h=
v2
2g
,即A、B間距離為h=
v2
2g
,兩點A、B之間的電勢差為U=Eh=
Ev2
2g
.故C正確;
     D、小木球從點A到點B的過程中,其動能的減少量等于木球重力勢能的增加量.故D錯誤.
故選:C.
點評:本題在物理上稱為脫鉤問題,兩球沒有發(fā)生作用,但系統(tǒng)的合力為零,也遵守動量守恒.
練習冊系列答案
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A、v1=v2=
m2v0
m1+m2
,Q=
m1m2
2(m1+m2)
v
2
0
B、v1=v2=
m2v0
m1+m2
,Q=μm2gL
C、v1
m2v0
m1+m2
<v2
,Q=
m1m2
2(m1+m2)
v
2
0
D、v1
m2v0
m1+m2
<v2
,Q=μm2gL

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(2)小車最后的速度v;
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