Question

20．如圖所示，一光滑絕緣水平木板（木板足夠長）固定在水平向左、電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，一電量為q（帶正電）的物體在水平恒力作用下從A點(diǎn)由靜止開始向右加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間t撤去這個(gè)力，又經(jīng)時(shí)間2t物體返回A點(diǎn)，求：
（1）水平恒力F的大�。�
（2）物體返回到A點(diǎn)時(shí)的速度V_A的大�。�

Answer 1

分析 （1）物體先向右做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，再向左做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度，然后由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式求出恒力大小．
（2）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式求出物體回到A點(diǎn)時(shí)的速度．

解答 解：設(shè)從A點(diǎn)到撤去水平拉力時(shí)物體的位移為s；
（1）由牛頓第二定律得：
有恒力時(shí)：a₁=$\frac{F-qE}{m}$，
撤去恒力后：a₂=$\frac{qE}{m}$，
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式得：
s=$\frac{1}{2}$a₁t²，-s=a₁t×2t-$\frac{1}{2}$a₂（2t）²，
解得：F=1.8qE；
（2）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式可知，
物體回到A點(diǎn)時(shí)的速度：
v_A=a₁t-a₂×2t=-$\frac{6qEt}{5m}$，符號(hào)表示：方向水平向左；
答：（1）水平恒力F的大小為1.8qE．
（2）物體返回到A點(diǎn)時(shí)的速度V_A的大小為$\frac{6qEt}{5m}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求拉力大小、物體的速度問題，分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過程是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以解題；解題時(shí)要注意，有拉力時(shí)物體的位移與撤去拉力后物體回到A點(diǎn)過程的位移大小相等、方向相反．