(09·浙江·23)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(zhì)量m、電荷量q(q>0)的小物塊在與金屬板A相距l(xiāng)處?kù)o止。若某一時(shí)刻在金屬板A、B間加一電壓,小物塊與金屬板只發(fā)生了一次碰撞,碰撞后電荷量變?yōu)閝,并以與碰前大小相等的速度反方向彈回。已知小物塊與絕緣平板間的動(dòng)摩擦因素為μ,若不計(jì)小物塊電荷量對(duì)電場(chǎng)的影響和碰撞時(shí)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)小物塊碰撞后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間停止運(yùn)動(dòng)?停在何位置?

 

【答案】

:(1)(2)時(shí)間為,停在處或距離B板為

【解析】:本題考查電場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

(1)加電壓后,B極板電勢(shì)高于A板,小物塊在電場(chǎng)力作用與摩擦力共同作用下向A板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。電場(chǎng)強(qiáng)度為

小物塊所受的電場(chǎng)力與摩擦力方向相反,則合外力為

故小物塊運(yùn)動(dòng)的加速度為

設(shè)小物塊與A板相碰時(shí)的速度為v1,由

解得                        

(2)小物塊與A板相碰后以v1大小相等的速度反彈,因?yàn)殡姾闪考半娦愿淖儯妶?chǎng)力大小與方向發(fā)生變化,摩擦力的方向發(fā)生改變,小物塊所受的合外力大小 為

 

加速度大小為              

設(shè)小物塊碰后到停止的時(shí)間為 t,注意到末速度為零,有

解得 

設(shè)小物塊碰后停止時(shí)距離為,注意到末速度為零,有

則                         

或距離B板為                

 

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(09·浙江·23)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(zhì)量m、電荷量q(q>0)的小物塊在與金屬板A相距l(xiāng)處?kù)o止。若某一時(shí)刻在金屬板A、B間加一電壓,小物塊與金屬板只發(fā)生了一次碰撞,碰撞后電荷量變?yōu)閝,并以與碰前大小相等的速度反方向彈回。已知小物塊與絕緣平板間的動(dòng)摩擦因素為μ,若不計(jì)小物塊電荷量對(duì)電場(chǎng)的影響和碰撞時(shí)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)小物塊碰撞后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間停止運(yùn)動(dòng)?停在何位置?

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