题目内容

如图所示,物块A的质量为10克,带10-8库的正电荷,A与水平桌面间的动摩擦因数为0.1,B为竖直挡板,A与挡板相距1米.现A以4米/秒的速度向B运动,在A运动的空间里存在着水平向右的匀强电场,场强E=3×106牛/库.设A与B相碰无机械能损失,A在运动中电量不变.求物块A从图示位置开始,到最后停止的过程中,距B板最大距离及通过的总路程.
分析:带电物体在电场力大于摩擦力的情况作用下,使其向B板加速运动.当与B板碰撞后,物体向A板减速运动,而后再向B板加速,然后再减速.这样不断重复,最终停在B板.过程中,由动能定理可求出距B板最大距离及通过的总路程.
解答:解:(1)距离B距离越大,代表电势能越大,因此令动能为0,即第一次碰撞后反弹,直到静止,动能定理:
-F(X-L)-f(X+L)=0-
1
2
mv
2
0
,所以X=2.5 m
(2)电场力:F=qE=10-8×3×106=0.03 N
        滑动摩擦:f=umg=0.1×0.01×10=0.01 N
整个过程摩擦力损失能量,电场力不损失能量,A最终静止在B点,因此,动能定理:
FL-fs=0-
1
2
mv
2
0
,且L=1m   所以s=11 m
  (L为A到B的初始距离1m,X为A到B的最大距离,s为A整个过程滑行路程)
答案:2.5m     11m
点评:电场力做功只与初末位置有关,而摩擦力做功却与运动轨迹有关.同时用动能定理求解时,要注意初末位置的动能,及过程中的做功的正负.
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