Question

（15分）如圖所示，水平光滑絕緣軌道MN的左端有一固定絕緣擋板，軌道所在空間存在水平向左、E＝4×10²N/C的勻強(qiáng)電場。一個質(zhì)量m＝0.2kg、帶電荷量q＝5.0×10^－5C的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道上與擋板相距x₁＝0.2m的P點(diǎn)由靜止釋放，滑塊在電場力作用下向左做勻加速直線運(yùn)動。當(dāng)滑塊與擋板碰撞后滑塊沿軌道向右做勻減速直線運(yùn)動，運(yùn)動到與擋板相距x₂＝0.1m的Q點(diǎn)，滑塊第一次速度減為零。若滑塊在運(yùn)動過程中，電荷量始終保持不變，求：

(1)滑塊由靜止釋放時(shí)的加速度大小a；
(2)滑塊從P點(diǎn)第一次達(dá)到擋板時(shí)的速度大小v；
(3)滑塊與擋板第一次碰撞的過程中損失的機(jī)械能ΔE。

Answer 1

(1) 0.1m/s²    (2) 0.2m/s     (3) 2×10^－3J

解析試題分析：(1)設(shè)滑塊沿軌道向左做勻加速運(yùn)動的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有
qE＝ma       （3分）
代入數(shù)據(jù)得a＝0.1m/s²。        （2分）
(2)滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動到擋板處的過程中，由動能定理有
qEx₁＝mv²/2        （3分）
代入數(shù)據(jù)有v=0.2m/s。       （2分）
(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機(jī)械能等于滑塊由P點(diǎn)運(yùn)動到Q點(diǎn)過程中電場力所做的功，即ΔE＝qE(x₁－x₂)＝2×10^－3J。        （5分）
考點(diǎn)：本題考查牛頓第二定律和動能定理。