Question

如圖甲所示，在真空中足夠大的絕緣水平地面上，一個質量為m＝0.2 kg，帶電荷量為q＝＋2.0×10^{－6 C}的小物塊處于靜止狀態，小物塊與地面間的動摩擦因數μ＝0.1.從t＝0時刻開始，空間加上一個如圖乙所示的場強大小和方向呈周期性變化的電場(取水平向右的方向為正方向，g取10 m/s²)，求：

小題1: 23秒內小物塊的位移大小；
小題2: 23秒內電場力對小物塊所做的功．

Answer 1

小題1:47 m
小題2:mv

(1)0～2 s內小物塊的加速度
a₁＝＝2 m/s²
位移s₁＝a₁t＝4 m
2 s末小物塊的速度為v₂＝a₁t₁＝4 m/s
2 s～4 s內小物塊的加速度a₂＝＝－2 m/s²
位移s₂＝s₁＝4 m
4 s末的速度為v₄＝0
因此小物塊做周期為4 s的變速運動，第22 s末的速度為v₂₂＝4 m/s，第23 s末的速度為v₂₃＝v₂₂＋a₂t＝2 m/s(t＝1 s)
所求位移為s＝s₁＋t＝47 m.
(2)23秒內，設電場力對小物塊所做的功為W，由動能定理有：
W－μmgs＝mv