Question

如右圖所示，水平光滑絕緣軌道MN的左端有一個(gè)固定擋板，軌道所在空間存在E＝4.0×10²N/C、水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量m＝0.10kg、帶電荷量q＝5.0×10^－5C的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道上與擋板相距x₁＝0.20m的P點(diǎn)由靜止釋放，滑塊在電場(chǎng)力作用下向左做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．當(dāng)滑塊與擋板碰撞后滑塊沿軌道向右做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到與擋板相距x₂＝0.10m的Q點(diǎn)，滑塊第一次速度減為零．若滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電荷量始終保持不變，求：

(1)滑塊沿軌道向左做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度的大小；

(2)滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到擋板處的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功；

(3)滑塊第一次與擋板碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能．

Answer 1

解析：　(1)設(shè)滑塊沿軌道向左做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a

此過(guò)程滑塊所受合外力F＝qE＝2.0×10^－2N

根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，解得a＝0.20m/s².

(2)滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到擋板處的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功

W₁＝qEx₁＝4.0×10^－3J.

(3)滑塊第一次與擋板碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能等于滑塊由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力所做的功

即ΔE＝qE(x₁－x₂)＝2.0×10^－3J.

答案：　(1)0.20m/s²　(2)4.0×10^－3J　(3)2.0×10^－3J