Question

【題目】如圖，絕緣平板S放在水平地面上，S與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0．4。兩足夠大的平行金屬板P、Q通過絕緣撐架相連，Q板固定在平板S上，P、Q間存在豎直向上的勻強電場，整個裝置總質量M＝0．48kg ，P、Q間距為d＝1m，P板的中央有一小孔。給裝置某一初速度，裝置向右運動�，F(xiàn)有一質量m＝0．04kg、電量q＝+1× 10-4C的小球，從離P板高h＝1．25m處靜止下落，恰好能進入孔內(nèi)。小球進入電場時，裝置的速度為v1＝5m/s。小球進入電場后，恰能運動到Q板且不與Q板接觸。忽略平行金屬板外部的電場對小球運動的影響，不計空氣阻力，g取10m/s2。

（1）求勻強電場的場強大小E；

（2）求當小球第一次返回到P板時，裝置的速度v2；

（3）小球第一次與P板碰撞時間極短，碰后速度大小不變，方向反向，碰后電量變?yōu)閝’＝-4 ×10-4C。求從小球進入電場到第二次到達Q板過程中，絕緣平板S與地面因為摩擦而產(chǎn)生的熱量。（由于小球帶電量很小，碰撞過程對P、Q上的電荷分布的影響可以忽略，可認為碰撞前后兩金屬板間的電場保持不變）

Answer 1

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

試題分析：（1）小球下落到Q板時速度為零， 從最高點到最低點：

，

（2）小球在電場中的加速度

小球在電場中運動的時間

小球進入電場后，裝置的加速度

當小球第一次返回到P板時，裝置的速度

（3）小球從進入電場到小球返回到P板過程中裝置的位移為

J

小球與P板碰撞之后速度，在之后的運動過程中：

小球的加速度

小球從P板運動至Q板的時間，

裝置的加速度

裝置在這段時間內(nèi)的位移為

Q

。