Question

．如圖所示，水平不光滑絕緣軌道MN的左端有一個固定擋板，軌道所在空間存在E=6.0×10³ N/C、水平向左的勻強(qiáng)電場．一個質(zhì)量m=0.50kg、帶電荷量q=5.0×10^-5 C的滑塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)），從軌道上與擋板相距x₁=0.20m的P點(diǎn)由靜止釋放，滑塊在電場力作用下向左運(yùn)動．當(dāng)滑塊與擋板碰撞（碰撞過程能量損失、電荷量損失均忽略不計），之后運(yùn)動到與擋板相距x₂=0.10m的Q點(diǎn)，滑塊第一次速度減為零．求：
（1）滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到擋板處的過程中，電場力所做的功；
（2）滑塊與軌道間的摩擦因數(shù)μ；
（3）滑塊第一次與擋板碰撞過程動量改變量的大小與方向．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)功的定義，由滑塊在水平方向的位移和電場力求得；
（2）對滑塊沿軌道從P到與擋板碰撞再返回Q的過程運(yùn)用動能定理列式求解；
（3）先根據(jù)動能定理求解出碰撞前后的速度，然后規(guī)定正方向，求解動量的改變量．

解答：解：（1）滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到擋板處的過程中，電場力所做的功
W₁=qEx₁ 
=6.0×10³×5.0×10^-5×0.20  J                          
=6.0×10^-2 J．
（2）設(shè)滑塊沿軌道從P到與擋板碰撞再返回Q的過程，由動能定理可得：
Eq（x₁-x₂）-μmg（x₁+x₂）=0                    
代入數(shù)據(jù)解得：μ=0.02                            
（3）滑塊從P運(yùn)動到擋板位置的過程，由動能定理可得：
Eqx₁-μmgx₁=

1

2

mv²-0                    
解得：V=0.4m/s                       
取向右為正方向，動量改變量：
△p=mv-m（-v）               
=2mv                         
代入數(shù)據(jù)解得動量改變大小為：△p=0.4kg?m/s，方向：水平向右；   
答：（1）滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到擋板處的過程中，電場力所做的功為6.0×10^-2 J；
（2）滑塊與軌道間的摩擦因數(shù)μ為0.02；
（3）滑塊第一次與擋板碰撞過程動量改變量的大小為0.4kg?m/s，方向水平向右．

點(diǎn)評：本題關(guān)鍵是明確滑塊的運(yùn)動規(guī)律，然后多次選擇恰當(dāng)過程運(yùn)動動能定理列式求解，不難．