如图所示.在粗糙水平面上相距L=1.0m处.固定有两个绝缘挡板M.N.在它们正中间有一个质量为m=5.0×10-2kg.电荷量为q=-2.0×10-4C的带电物体A.A与水平面间的动摩擦因数μ=0.10.空间有水平向右的匀强电场.场强E=2.5×102V/m．取g=10m/s2.现给A一个初速度v0=3.0m/s向右运动.设A与挡板M.N碰撞过程没有� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

6．

如图所示，在粗糙水平面上相距L=1.0m处，固定有两个绝缘挡板M，N，在它们正中间有一个质量为m=5.0×10^-2kg，电荷量为q=-2.0×10^-4C的带电物体A（可视为质点），A与水平面间的动摩擦因数μ=0.10，空间有水平向右的匀强电场，场强E=2.5×10²V/m．取g=10m/s²，现给A一个初速度v₀=3.0m/s向右运动，设A与挡板M，N碰撞过程没有动能损失．求：
（1）物体A与N碰后向左运动过程中的加速度a多大？
（2）物体A最终停止运动时距挡板N多远？
（3）全过程摩擦生热Q是多少？

分析（1）根据电场力与滑动摩擦力公式，求得各自大小，再结合题意，来确定方向，最后由牛顿第二定律，即可求解；
（2）根据动能定理，结合滑动摩擦力做功与路径有关，而电场力做功与电场强度方向有关，即可求解；
（3）根据物体运动的路程，结合滑动摩擦力大小，从而求得摩擦力做功，进而确定摩擦生热，即可求解．

解答解：（1）电场力大小为：F=qE=2.0×10^-4×2.5×10²=0.05N
而滑动摩擦力大小为：f=μN=0.1×5.0×10^-2×10=0.05N
当物体A与N碰后向左运动过程中，摩擦力水平向右，
因带电物体带负电，则电场力方向水平向左，它们的大小相等，方向相反，因此合力为零，则加速度也为零；
（2）由上可知，带电物体向左是匀速直线运动，向右是匀减速直线运动，那么根据动能定理，从运动到停止，则有：
0-$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=-（qE+f）s
解得：s=$\frac{\frac{1}{2}×5×1{0}^{-2}×{3}^{2}}{0.05+0.05}$=2.25m
由于带电物体开始处于中间位置，则有：2.25-0.5-1=0.75m
因此物体A最终停止运动时距挡板位置为0.25m；
（3）由于摩擦力做功与路径有关，对于带电物体的路程为：s′=2.25+2=4.45m
根据摩擦力做功表达式，有：W=-fs′=-0.05×4.45=-0.2125J
因此全过程摩擦生热Q是0.2125J．
答：（1）物体A与N碰后向左运动过程中的加速度为零；
（2）物体A最终停止运动时距挡板N为0.25m；
（3）全过程摩擦生热Q是0.2125J．

点评考查由电场力与滑动摩擦力大小，及方向关系，来确定带电物体的运动性质，并掌握动能定理的应用，注意力做功的正负，是解题的关键，同时理解摩擦生热与摩擦力做功的关系．

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