Question

如圖所示，水平光滑絕緣軌道MN的左端有一固定絕緣擋板，軌道所在空間存在水平向左、E＝4×10²N/C的勻強(qiáng)電場。一個質(zhì)量m＝0.2kg、帶電荷量q＝5.0×10^－5C的滑塊（可視為質(zhì)點），從軌道上與擋板相距x₁＝0.2m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(dāng)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＝0.1m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）滑塊由靜止釋放時的加速度大小a；
（2）滑塊從P點第一次達(dá)到擋板時的速度大小v；
（3）滑塊與擋板第一次碰撞的過程中損失的機(jī)械能ΔE。

Answer 1

（1） 0.1m/s²    （2） 0.2m/s    （3） 2×10^－3J

試題分析: 設(shè)滑塊沿軌道向左做勻加速運動的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有
qE＝ma       代入數(shù)據(jù)得a＝0.1m/s2。
（2）滑塊從P點運動到擋板處的過程中，由動能定理有
qEx₁＝       代入數(shù)據(jù)有v=0.2m/s。
（3）滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機(jī)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）＝2×10^－3J。