Question

在一個水平面上，建立x軸，在過原點O垂直于x軸的平面右側空間有一勻強電場，場強E=6×10⁵N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個帶電量q=-5×10^-8C，質量m=10g的絕緣物塊，物體與水平面動摩擦因數μ=0.2，沿x軸正方向給物塊一個初速度v₀=2m/s，如圖，求：（g取10m/s2）
（1）物塊再次經過O點時速度大小；
（2）物塊停止時距O點的距離．

Answer 1

分析：（1）物體剛開始受到向左的電場力和滑動摩擦力，根據牛頓第二定律求出加速度，再求出此時運動的位移；因為電場力大于滑動摩擦力，所以物體不能靜止，還要向左做勻加速運動，此時電場力方向與摩擦力方向相反，求出加速度，根據位移速度的關系求出再次經過O點時速度大小；
（2）物塊再次經過O點后還要向左運動，注意此后物體不受電場力，只受摩擦力，根據勻變速直線運動位移速度的關系即可求解．

解答：解：（1）物塊向右減速至零過程，根據牛頓第二定律得：
a1=

Eq+μmg

m

=5m/s2
此過程運動的位移為：s=

v02

2a1

=0.4m
因為Eq＞umg，減速至零后物塊會向左加速運動，有
a2=

Eq-μmg

m

=1m/s2
再次回到O點，有v²=2a₂s    解得：v=

2 5

5

m/s
（2）經過O點后，向左邊運動，此時物塊不受電場力，只在摩擦力作用下減速至零，有
a3=

μmg

m

=2m/s2
則：x=

v2

2a3

=0.2m
答：（1）物塊再次經過O點時速度大小為

2 5

5

m/s；
（2）物塊停止時距O點的距離為0.2m．

點評：該題主要考查了牛頓第二定律及勻變速直線運動基本公式的應用，要求同學們能正確對物體進行受力分析，注意在運動到最右端時，電場力大于摩擦力，此時不能靜止．