Question

在一個水平面上建立x軸，在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E=6×10⁵ N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個質(zhì)量m=10g帶負(fù)電荷的絕緣小物塊，其帶電量q=5×10^-8 C．小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，沿x軸正方向給物塊一個初速度v₀=2m/s，如圖所示．試求：
（1）小物塊沿x軸正方向運(yùn)動離O點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離；
（2）小物塊最終停止時的位置．

Answer 1

（1）當(dāng)物塊沿x軸正方向運(yùn)動時，受到沿x軸負(fù)方向的電場力F和動摩擦力f．電場力大小為F=Eq，滑動摩擦力大小為f=μF_N=μmg．
設(shè)物塊沿x軸正方向運(yùn)動離O點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為s，此過程中由動能定理得
    -(F+f)s=-

1

2

mv02
聯(lián)立解得  s=

mv02

2(qE+μmg)

=0.4m
（2）由于F＞f，當(dāng)物塊運(yùn)動到沿x軸正方向運(yùn)動離O點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離時，又返回向x軸負(fù)方向運(yùn)動，設(shè)最終停止時在側(cè)s'處．        
在物塊向x軸負(fù)方向運(yùn)動的過程中，由動能定理得：
   （F-f）s-fs'=0  
解得  s′=

F-f

f

s=0.2m
答：（1）小物塊沿x軸正方向運(yùn)動離O點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為0.4m；
（2）小物塊最終停止時的位置在O點(diǎn)左側(cè)0.2m處．