Question

在一個水平面上，建立x軸，在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面右側(cè)空間有一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E=6×10⁵N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個帶電量q=-5×10^-8C，質(zhì)量m=10g的絕緣物塊，物體與水平面動摩擦因數(shù)μ=0.2，沿x軸正方向給物塊一個初速度v₀=2m/s，如圖，求：（g取10m/s2）
（1）物塊再次經(jīng)過O點(diǎn)時速度大小；
（2）物塊停止時距O點(diǎn)的距離．

Answer 1

分析：（1）物體剛開始受到向左的電場力和滑動摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，再求出此時運(yùn)動的位移；因為電場力大于滑動摩擦力，所以物體不能靜止，還要向左做勻加速運(yùn)動，此時電場力方向與摩擦力方向相反，求出加速度，根據(jù)位移速度的關(guān)系求出再次經(jīng)過O點(diǎn)時速度大小；
（2）物塊再次經(jīng)過O點(diǎn)后還要向左運(yùn)動，注意此后物體不受電場力，只受摩擦力，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動位移速度的關(guān)系即可求解．

解答：解：（1）物塊向右減速至零過程，根據(jù)牛頓第二定律得：
a1=

Eq+μmg

m

=5m/s2
此過程運(yùn)動的位移為：s=

v02

2a1

=0.4m
因為Eq＞umg，減速至零后物塊會向左加速運(yùn)動，有
a2=

Eq-μmg

m

=1m/s2
再次回到O點(diǎn)，有v²=2a₂s    解得：v=

2 5

5

m/s
（2）經(jīng)過O點(diǎn)后，向左邊運(yùn)動，此時物塊不受電場力，只在摩擦力作用下減速至零，有
a3=

μmg

m

=2m/s2
則：x=

v2

2a3

=0.2m
答：（1）物塊再次經(jīng)過O點(diǎn)時速度大小為

2 5

5

m/s；
（2）物塊停止時距O點(diǎn)的距離為0.2m．

點(diǎn)評：該題主要考查了牛頓第二定律及勻變速直線運(yùn)動基本公式的應(yīng)用，要求同學(xué)們能正確對物體進(jìn)行受力分析，注意在運(yùn)動到最右端時，電場力大于摩擦力，此時不能靜止．