Question

如圖K28－9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＝4.0×10² N/C、水平向左的勻強電場．一個質量m＝0.10 kg、帶電荷量q＝5.0×10^－5 C的滑塊(可視為質點)從軌道上與擋板相距x₁＝0.20 m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＝0.10 m的Q點時，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．

圖K28－9

Answer 1

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

 [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為

F＝qE＝2.0×10^－2 N

根據牛頓第二定律有

F＝ma

解得a＝0.20 m/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^－3 J.

(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^－3 J.