题目内容

光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的L形滑板(平面部分足够长),质量为4m.距滑板的A壁为L1距离的B处放有一质量为m,电量为+q的大小不计的小物体,物体与板面的摩擦不计.整个装置置于场强为E的匀强电场中,初始时刻,滑板与物体都静止.试问:

(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度V1多大?

(2)若物体与A壁碰后相对水平面的速度大小为碰前速率的3/5,则物体在第二次跟A碰撞之前,滑板相对于水平面的速度V2和物体相对于水平面的速度V3分别为多大?

(3)物体从开始到第二次碰撞前,电场力做功为多大?(设碰撞经历时间极短且无能量损失)

答案:
解析:

  解:(1)释放小物体,物体在电场力作用下水平向右运动,此时滑板静止不动.对于小物体,由动能定理得:

  EqL1m  V1

  (2)碰后小物体反弹,由动量守恒定律得:

  mV1=-m·V1+4mV2  得V2V1

  之后滑板以V2做匀速运动,直到与物体第二次碰撞.从第一次碰撞到第二次碰撞时,物体与滑板位移相等,时间相等,平均速度相等

  =V2V1  得V3V1

  (3)电场力做功等于系统所增加的动能:Wm·4m

  得:WmEqL1


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