Question

3．在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E=4×10⁵N/C，方向与x轴正方向相同．在O处放一个带电量q=-2×10^-8 C，质量m=2克的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦系数μ=0.1，沿x轴正方向给物块一个初速度v₀=4m/s，如图所示．求：物块最终停止在O左边的位置离O的距离．（g取10m/s²）

Answer 1

分析 先求出滑动摩擦力和电场力，通过比较，判断出物体的运动规律；然后对向右的减速过程运用动能定理列式求解位移，再根据整个过程利用动能定理即可求得

解答 解：物体受到的电场力为：F=Eq=4×10⁵×2×10^-8=0.008N，方向水平向左．
物体受到的摩擦力为：f=μmg=0.1×0.02×10=0.002N
F＞f
物块先向右减速运动，再向左加速运动，越过O点进入无电场区域后，再减速运动直到停止．
设物块到达最右端的坐标为x₁ m，对O→x₁ m处，由动能定理得：
-F•x₁-f•x₁=0-$\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$
代入数据解得：x₁=1.6m
向左做匀加速运动，从O点离开电场后做匀减速运动，在这个过程中有：
$μmg（2{x}_{1}+{x}_{2}）=\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$
代入数据解得：x₂=4.8m
答：物块最终停止在O左边的位置离O的距离为4.8m

点评 本题关键先对物体受力分析得出物体的运动规律，然后选择不同的物理过程运用动能定理列式求解