Question

（15分）如图所示，水平光滑绝缘轨道MN的左端有一固定绝缘挡板，轨道所在空间存在水平向左、E＝4×10²N/C的匀强电场。一个质量m＝0.2kg、带电荷量q＝5.0×10^－5C的滑块(可视为质点)，从轨道上与挡板相距x₁＝0.2m的P点由静止释放，滑块在电场力作用下向左做匀加速直线运动。当滑块与挡板碰撞后滑块沿轨道向右做匀减速直线运动，运动到与挡板相距x₂＝0.1m的Q点，滑块第一次速度减为零。若滑块在运动过程中，电荷量始终保持不变，求：

(1)滑块由静止释放时的加速度大小a；

(2)滑块从P点第一次达到挡板时的速度大小v；

(3)滑块与挡板第一次碰撞的过程中损失的机械能ΔE。

 

Answer 1

【答案】

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

【解析】

试题分析：(1)设滑块沿轨道向左做匀加速运动的加速度为a，根据牛顿第二定律有

qE＝ma        （3分）

代入数据得a＝0.1m/s²。         （2分）

(2)滑块从P点运动到挡板处的过程中，由动能定理有

qEx₁＝mv²/2         （3分）

代入数据有v=0.2m/s。        （2分）

(3)滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能等于滑块由P点运动到Q点过程中电场力所做的功，即ΔE＝qE(x₁－x₂)＝2×10^－3J。         （5分）

考点：本题考查牛顿第二定律和动能定理。