Question

【題目】在一個水平面上建立x軸，在過原點O垂直于x軸的平面的右側空間有一個勻強電場，場強大小E=6.0×105 N/C，方向與x軸正方向相同，在原點O處放一個質量m=0.01 kg帶負電荷的絕緣物塊，其帶電荷量q= -5×10－8 C．物塊與水平面間的動摩擦因數μ=0.2，給物塊一個沿x軸正方向的初速度v0=2 m/s.如圖所示．試求：

(1)物塊沿x軸正方向運動的加速度；

(2)物塊沿x軸正方向運動的最遠距離；

(3)物體運動的總時間為多長？

Answer 1

【答案】(1)5 m/s2　(2)0.4 m　(3)1.74 s

【解析】帶負電的物塊以初速度v0沿x軸正方向進入電場中，受到向左的電場力和滑動摩擦力作用，做勻減速運動，當速度為零時運動到最遠處，根據動能定理列式求解；分三段進行研究：在電場中物塊向右勻減速運動，向左勻加速運動，離開電場后勻減速運動．根據運動學公式和牛頓第二定律結合列式，求出各段時間，即可得到總時間。

（1）由牛頓第二定律可得 ，得

（2）物塊進入電場向右運動的過程，根據動能定理得：。

代入數據，得：s1=0.4m

（3）物塊先向右作勻減速直線運動，根據：，得：t1=0.4s

接著物塊向左作勻加速直線運動：。

根據： 得

物塊離開電場后，向左作勻減速運動：

根據： 解得

物塊運動的總時間為：