解题思路:(1)研究开始静止状态,对AB整体,合力为零,由平衡条件和库仑定律求解开始时BC间的距离L;
(2)给A施加力F后,AB沿斜面向上做匀加速运动,当AB分离之后F成为恒力,当两者之间弹力恰好为零时,根据牛顿第二定律得到BC距离,由运动学位移公式求出时间t;
(3)在时间t内,对AB运用动能定理求出电场力做功,即可求得系统电势能的变化量△EP.
(1)ABC静止时,以AB为研究对象有:
(mA+mB)gsin30°=k
qBqC
L2
解得:L=2m
(2)给A施加力F后,AB沿斜面向上做匀加速运动,AB分离时两者之间弹力恰好为零,对B用牛顿第二定律得:
k
qBqC
l2-mBgsin30°=mBa
解得l=3m
由匀加速运动规律得:
l-L=
1
2at2
解得:t=1s
(3)AB分离时两者仍有相同的速度,设在时间t内电场力对B做功为WE,对AB用动能定理得:
WF-(mA+mB)gsin30°(l-L)+WE=
1
2(mA+mB)v2
又v=at
得:WE=2.1J
所以系统电势能的变化量△EP=-WE=-2.1J
答:(1)开始时BC间的距离L是2m;
(2)F从变力到恒力需要的时间t是1s;
(3)在时间t内,力F做功WF=2.31J,求系统电势能的变化量△EP是-2.1J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律.
考点点评: 本题的解题关键是抓住AB刚分离时弹力为零,运用牛顿第二定律BC间的距离,要善于挖掘隐含的临界状态,把握临界条件进行分析.