光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的“┙”型滑板,(平面部分足够长),质量为4m,距滑板的A壁为L1距离的B处放有

光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的“┙”型滑板,(平面部分足够长),质量为4m,距滑板的A壁为L1距离的B处放有一质量为m,电量为+q的大小不计的小物体,小物体与板面的摩擦不计,整个装置处于场强为E的匀强电场中,初始时刻,滑板与小物体都静止,试求:
(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前小物体的速度v1多大?
(2)若小物体与A壁碰后相对水平面的速度大小为碰前的[3/5],碰撞时间极短,则碰撞后滑板速度多大?(均指对地速度)
(3)若滑板足够长,小物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为多大?
myhongts 1年前 已收到1个回答 举报

王嫣楚 花朵

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解题思路:(1)释放小物体,B受到水平向右的电场力作用而做匀加速直线运动,由于BA间没有摩擦,A处于静止,根据动能定理求解小物体第一次与滑板A壁碰前物体的速度v1
(2)物体B与A碰撞过程,动量守恒,由动量守恒定律求出碰撞后A的速度大小和方向,确定出B的速度方向.碰撞后A向右做匀速运动直到与物体第二次碰撞之前,碰撞后B反弹向左做匀减速运动,当两者的位移相等时,发生第二碰撞,由运动学公式列出B的速度与时间的关系式,根据位移关系再列出位移与时间的关系式,联立即可求出物体在第二次跟A壁碰撞之前瞬时,滑板的速度v和物体的速度v2
(3)根据运动学公式求出两次碰撞之间的位移,即可求得电场力做功.

(1)对物体,根据动能定理,有:qEL1=[1/2]mv12
得:v1=

2qEL1
m.
(2)物体与滑板碰撞前后动量守恒,设物体第一次与滑板碰后的速度为v1′;滑板的速度为v,则
mv1=mv1′+4mv.
若v1′=[3/5]v1,则v=[1/10]v1,因为v1′>v,不符合实际,
故应取v1′=-[3/5]v1,则v=[2/5]v1=
2
5

2qEL1
m.
(3)在物体第一次与A壁碰后到第二次与A壁碰前,物体做匀变速运动,滑板做匀速运动,在这段时间内,两者相对于水平面的位移相同.
所以[1/2](v2+v1′)t=v•t,
即:v2=[7/5]v1=
7
5

2qEL1
m.
对整个过程运用动能定理得;电场力做功为:W=[1/2]mv12+([1/2]mv22-[1/2]mv12)=
13
5qEL1.
答:(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度v1

点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题运用程序法按时间顺序分析物体运动的过程,难点是判断第一次碰撞后B的速度方向,抓住碰撞后同向运动的物体,后面物体的速度不可能大于前面物体的速度.

1年前

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