Question

在一個水平面上建立x軸，在過原點O右側空間有一個勻強電場，電場強度大小E＝6×10⁵ N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個電荷量q＝5×10^－8C、質量m＝0.010 kg的帶負電絕緣物塊，物塊與水平面間的動摩擦因數μ＝0.2，沿x軸正方向給物塊一個初速度v₀＝2 m/s，如圖12所示，求：                

(1)物塊最終停止時的位置；(g取10 m/s²)

(2)物塊在電場中運動過程的機械能增量。

圖12

Answer 1

解析：(1)第一個過程：物塊向右做勻減速運動到速度為零。

F_f＝μmg　F＝qE

F_f＋F＝ma　2as₁＝v₀²

s₁＝0.4 m

第二個過程：物塊向左做勻加速運動，離開電場后再做勻減速運動直到停止。由動能定理得：Fs₁－F_f(s₁＋s₂)＝0

得s₂＝0.2 m，則物塊停止在原點O左側0.2 m處。

(2)物塊在電場中運動過程的機械能增量ΔE＝W_f＝－2μmgs₁＝－0.016 J。

答案：(1)原點O左側0.2 m處

(2)－0.016 J