Question

如右圖所示，水平光滑絕緣軌道MN的左端有一個固定擋板，軌道所在空間存在E＝4.0×10²N/C、水平向左的勻強電場．一個質量m＝0.10kg、帶電荷量q＝5.0×10^－5C的滑塊(可視為質點)，從軌道上與擋板相距x₁＝0.20m的P點由靜止釋放，滑塊在電場力作用下向左做勻加速直線運動．當滑塊與擋板碰撞后滑塊沿軌道向右做勻減速直線運動，運動到與擋板相距x₂＝0.10m的Q點，滑塊第一次速度減為零．若滑塊在運動過程中，電荷量始終保持不變，求：

(1)滑塊沿軌道向左做勻加速直線運動的加速度的大小；

(2)滑塊從P點運動到擋板處的過程中，電場力所做的功；

(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機械能．

Answer 1

解析：　(1)設滑塊沿軌道向左做勻加速運動的加速度為a

此過程滑塊所受合外力F＝qE＝2.0×10^－2N

根據牛頓第二定律F＝ma，解得a＝0.20m/s².

(2)滑塊從P點運動到擋板處的過程中，電場力所做的功

W₁＝qEx₁＝4.0×10^－3J.

(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機械能等于滑塊由P點運動到Q點過程中電場力所做的功

即ΔE＝qE(x₁－x₂)＝2.0×10^－3J.

答案：　(1)0.20m/s²　(2)4.0×10^－3J　(3)2.0×10^－3J