如图甲所示,一倾角为
足够长的绝缘斜面固定在水平地面上,质量为
、电荷量为
的物块
压缩轻质绝缘微型弹簧
后锁定(
与弹簧不拴接).空间中存在沿斜面向上、大小
(
为重力加速度)的匀强电场.质量为
、电荷量为
的物块B静止在斜面上端,B左侧固定有处于原长的轻质绝缘弹簧
与斜面的滑动摩擦力大小分别为
, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力.
时解除锁定,弹簧的弹性势能
瞬间全部转化为
的动能,
运动距离
后于
时刻到达
点,此时速度为
、加速度为0,且未与弹簧
接触;
时刻,
到达
点,速度达到最大值
, 弹簧
的弹力大小为
, 此过程中
的
图像如图乙所示.已知A、B的电荷量始终保持不变,两者间的库仑力等效为真空中点电荷间的静电力,静电力常量为
, 弹簧始终在弹性限度内.求:
(1)弹射过程弹簧
对
冲量的大小;
(2)
从开始运动到
点的过程中,B对
库仑力所做的功;
(3)
到达
点时,
与B之间的距离;
(4)
从
点运动到
点的过程中,A、B系统(含弹簧
)的电势能变化量与弹性势能变化量的总和.
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