Question

【題目】如圖，光滑絕緣底座上固定兩豎直放置、帶等量異種電荷的金屬板a、b，間距略大于L，板間電場強度大小為E，方向由a指向b，整個裝置質量為m。現在絕緣底座上施加大小等于qE的水平外力，運動一段距離L后，在靠近b板處放置一個無初速度的帶正電滑塊，電荷量為q，質量為m，不計一切摩擦及滑塊的大小，則

(1)試通過計算分析滑塊能否與a板相撞；

(2)若滑塊與a板相碰，相碰前，外力F做了多少功；若滑塊與a板不相碰，滑塊剛準備返回時，外力F做了多少功?

Answer 1

【答案】（1）恰好不發生碰撞（2）

【解析】

(1)剛釋放小滑塊時，設底座及其裝置的速度為v，由動能定理：

放上小滑塊后，底座及裝置做勻速直線運動，小滑塊向右做勻加速直線運動

當兩者速度相等時，小滑塊位移

絕緣底座的位移

故小滑塊剛好相對絕緣底座向后運動的位移

，

剛好不相碰。

(2)由(1)分析可知，滑塊與a板恰好不相碰，整個過程絕緣底座位移為3L。則

答：(1)通過計算分析可各滑塊剛好與a板不相撞；

(2)滑塊與a板不相碰，滑塊剛準備返回時，外力F做功為3qEL。