题目内容
【题目】如图所示,在绝缘粗糙水平面上,相距为L的A、B两点处分别固定着两个等电量的正电荷,a、b是AB连线上的两点,其中Aa=Bb=L/4,O为AB连线的中点,一质量为m带电量为+q的小滑块(可以看作质点)以初动能Ek0从a点出发,沿直线AB向b点运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的2倍,到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点。(提示:a、b两点等势)求:
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(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数
(2)O、b两点间的电势差
(3)小滑块运动的总路程
【答案】(1)
;(2)
;(3)
【解析】
【试题分析】A、B两点处分别固定着两个等量正电荷,则a、b两点的电势相等,则a、b两点的电势差为0,对ab段运用动能定理求出摩擦力的大小,从而得出滑块与水平面间的动摩擦因数.小滑块从a开始运动到最终在O点停下的整个过程,运用动能定理求出小滑块的总路程s.
(1)由Aa=Bb=L/4,O为AB连线的中点,得知:a、b关于O点对称,则ab间的电势差 Uab=0 ①
设小滑块与水平面间的摩擦力大小为f.对于滑块从a→b过程,
由动能定理得:
②
而f=μmg ③
由①②③式得:
④
(2)对于滑块从O→b过程,由动能定理得:
⑤
由③-⑤式得:
⑥
(3)对于小滑块从a开始运动到最终在O点停下的整个过程,由动能定理得:
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而
⑧
由③--⑧式得:
⑨
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