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,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,滑板与物体都静止,试求:
(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度v1多大?
(2)若物体与A壁碰后相对水平面的速度大小为碰前的[3/5],则物体在第二次跟A壁碰撞之前瞬时,滑板的速度v和物体的速度v2分别为多大?(碰撞时间可忽略,速度均指对地速度)
(3)物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为多大?
霹雳猪猪 1年前 已收到1个回答 举报

走了走了 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)由动能定理得 qEL1=[1/2m
v21] 得 v1=

2qEL1
m
(2)若物体碰后仍沿原来方向运动,碰后滑板的速度为v,由动量守恒得
mv1=m•
3
5v1+4mv
解得,v=
v1
10<[3/5v1,由于B与A同向运动,故不可能,
∴物块碰后必反弹,速度为v1′=-
3
5v1
根据动量守恒定律得
mv1=-m•
3
5v1+4mv 解得 v=
2
5v1
(2)由于碰后滑板匀速运动直至与物体第二碰撞之前,故物体与A第二次碰前,滑板的速度为 v=
2
5v1=
2
5

2qEL1
m]
物体与A壁第二碰前,设物块的速度为v2
v2=v1′+at
两物体第二次相碰时,位移相等,则有
vt=v1′+[1/2at2
得 v=v1′+
1
2]at,
又a=[qE/m]
联立解得,v2=
7
5

2qEL1
m
(3)设物体在两次碰撞之间位移为S

v22-
v′21=2aS
得 S=

v22−
v′21
2a=
[(
7
5)2−(−
3
5)2]
v21
2•
qE
m=
4m
v21
5qE
故物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为 W=qE(L1+S)=[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

2qEL1
m].
(2)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分别为
2
5

2qEL1
m和
7
5

2qEL1
m.
(3)物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为
13
5qEL1.

点评:
本题考点: 动量守恒定律;动能定理的应用;电势能.

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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