题目内容
【题目】光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的“┙”型滑板(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,小物体与板面的摩擦不计,整个装置处于场强为E、方向为水平向右的匀强电场中,初始时刻,滑板与小物体都静止,试求:
(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前小物体的速度v1多大?
(2)若小物体与A壁碰后相对水平面的速度大小为碰前的,则小物体在第二次跟A壁碰撞之前瞬时,滑板的速度v和物体的速度v2分别为多大?(均指对地速度)
(3)从小物体开始运动到第二次碰撞前的过程中,电场力做功为多大?(碰撞时间可忽略)
【答案】(1)(2); (3)
【解析】(1)由动能定理得 qEL1=mv12
得
(2)若物体碰后仍沿原来方向运动,碰后滑板的速度为v,由动量守恒得
mv1=mv1+4mv
解得, ,由于B与A同向运动,故不可能,
∴物块碰后必反弹,速度为v1′=-v1
根据动量守恒定律得 mv1=-mv1+4mv
解得
由于碰后滑板匀速运动直至与物体第二碰撞之前,故物体与A第二次碰前,滑板的速度为
物体与A壁第二碰前,设物块的速度为v2,v2=v1′+at
两物体第二次相碰时,位移相等,则有
vt=v1′t+at2
得 v=v1′+at,
又
联立解得,
(3)设物体在两次碰撞之间位移为S
由
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