如圖所示，相距為d的平行金屬板A、B豎直放置，在兩板之間水平放置一絕緣平板．有一質量m、電荷量q（q＞0）的小...

問題詳情：

如圖所示，相距為d的平行金屬板A、B豎直放置，在兩板之間水平放置一絕緣平板．有一質量m、電荷量q（q＞0）的小物塊在與金屬板A相距L處靜止．若某一時刻在金屬板A、B間加一電壓，小物塊與金屬板只A發生了一次碰撞，碰撞後電荷量變為﹣，並以與碰前大小相等的速度反方向*回．已知小物塊與絕緣平板間的動摩擦因素為μ，若不計小物塊電荷量對電場的影響和碰撞時間．則：

（1）小物塊與金屬板A碰撞前瞬間的速度大小是多少？

（2）小物塊碰撞後經過多長時間停止運動？停在何位置？

【回答】

考點：  理想氣體的狀態方程；封閉氣體壓強．

專題：  理想氣體狀態方程專題．

分析：  該題的研究情景是電場，能夠對小物體進行受力分析，運用牛頓第二定律結合運動學公式求解問題．要注意小物塊與A板碰撞時物理量的改變對問題研究的影響．

解答：  解：（1）加電壓後，由於UAB是負值，所以B極板電勢高於A板，電場強度的方向是水平向左．

小物塊在電場力作用與摩擦力共同作用下向A板做勻加速直線運動．電場強度為E==；

 小物塊所受的電場力與摩擦力方向相反，則合外力為 F合=qE﹣μmg=﹣μmg=μmg；

故小物塊運動的加速度為a==μg

設小物塊與A板相碰時的速度為v1，由 v12﹣0=2a1L，

解得：v1=； 

（2）小物塊與A板相碰後以v1大小相等的速度反*，因為電荷量及電*改變，

電場力大小與方向發生變化，摩擦力的方向發生改變，小物塊所受的合外力大小為：F合′=μmg+=，

加速度大小為a2==，

設小物塊碰後到停止的時間為 t，注意到末速度為零，有 0﹣v1=﹣a2t，解得：t==，

設小物塊碰後停止時距離為x，注意到末速度為零，有 0﹣v12=﹣2a2x，解得：x==2L；

答：（1）小物塊與金屬板A碰撞前瞬間的速度大小是；

（2）小物塊碰撞後經過停止運動，停在2l處或距離A板為2L．

點評：  本題考查電場中的動力學問題，受力分析、求合力、求加速度、運用運動學公式求解一些物理量．要注意研究問題的情景隨運動過程的改變．

知識點：氣體的等温變化

題型：計算題