如图所示,两块带有等量异号电荷的平行金属板分别固定在长L=1m的光滑绝缘板的两端,组成一带电框架,框架右端带负电的金属板
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解题思路:1、当弹簧刚好恢复原长时小球与弹簧分离,根据动量守恒和能量守恒列出等式求解

2、当小球与框架速度相等时,小球相对框架位移最大,根据动量守恒和动能定理列出等式求解

(1)当弹簧刚好恢复原长时小球与弹簧分离,设此时小球的速度为v1,框架的速度为v2

设向右的方向为正方向,根据动量守恒和能量守恒可列出下列方程:

mv1+Mv2=(m+M)v0…①

[1/2]mv12+[1/2]Mv22-[1/2](m+M)v02=Ep-[Uq△l/L]…②

代入数值后解得:

v1=-8 m/s,v2=2 m/s

所以小球的速度方向向左,框架的速度方向向右.

(2)当小球与框架速度相等时,小球相对框架位移最大.根据动量守恒,此时两者共同速度仍为v0

设从小球被弹开到两者速度再次相等小球对地位移为s1,框架对地位移为s2

根据动能定理有:[1/2]mv02-[1/2]mv12=-[Uq/L]s1…③

[1/2]Mv02-[1/2]Mv22=-[Uq/L]s2…④

代入数值解得:

s1=31.5cm,s2=13.5 cm

因s1+s2=45cm=0.45m<0.5m,故小球不会碰到左侧金属板

答:(1)当小球刚好被弹簧弹开时,小球的速度大小为8 m/s,方向向左.框架的速度大小是2 m/s,速度方向向右.

(2)小球不会碰到左侧金属板.

点评:

本题考点: 动量守恒定律;动能定理;机械能守恒定律.

考点点评: 本题考查了动量守恒、能量守恒和动能定理的应用,了解研究对象的运动过程是解决问题的前提,根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题.要注意小球运动过程中各个物理量的变化.