問題詳情:
如圖所示,水平光滑絕緣軌道MN的左端有一個固定擋板,軌道所在空間存在E=4.0×102 N/C、水平向左的勻強電場.一個質量m=0.10kg、帶電荷量q=5.0×10﹣5 C的滑塊(可視為質點)從軌道上與擋板相距x1=0.20m的P點由靜止釋放,滑塊在電場力作用下向左做勻加速直線運動.當滑塊與擋板碰撞後,滑塊沿軌道向右做勻減速直線運動,運動到與擋板相距x2=0.10m的Q點時,滑塊第一次速度減為零.若滑塊在運動過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運動的加速度的大小;
(2)滑塊從P點運動到擋板處的過程中,電場力所做的功;
(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機械能.
【回答】
解:(1)設滑塊沿軌道向左做勻加速運動的加速度為a,此過程滑塊所受合外力為
F=qE=2.0×10﹣2 N
根據牛頓第二定律有 F=ma
解得a=0.20m/s2.
(2)滑塊從P點運動到擋板處的過程中,電場力所做的功
W1=qEx1=4.0×10﹣3 J.
(3)根據功能關係可知,滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機械能等於滑塊由P點運動到Q點過程中電場力所做的功,即
△E=qE(x1﹣x2)=2.0×10﹣3 J.
答:
(1)滑塊沿軌道向左做勻加速直線運動的加速度的大小為0.20 m/s2;
(2)滑塊從P點運動到擋板處的過程中,電場力所做的功為4.0×10﹣3 J;
(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機械能為2.0×10﹣3 J.
知識點:牛頓運動定律的應用
題型:計算題