Question

(2011年学军中学高三抽样测试)如图所示，水平光滑绝缘轨道MN的左端有一个固定挡板，轨道所在空间存在E＝4.0×10² N/C、水平向左的匀强电场．一个质量m＝0.10 kg、带电荷量q＝5.0×10^{－5 C}的滑块(可视为质点)，从轨道上与挡板相距x₁＝0.20 m的P点由静止释放，滑块在电场力作用下向左做匀加速直线运动．当滑块与挡板碰撞后滑块沿轨道向右做匀减速直线运动，运动到与挡板相距x₂＝0.10 m的Q点，滑块第一次速度减为零．若滑块在运动过程中，电荷量始终保持不变，求：

(1)滑块沿轨道向左做匀加速直线运动的加速度的大小；

(2)滑块从P点运动到挡板处的过程中，电场力所做的功；

(3)滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能．

Answer

(1)0.20 m/s2

(2)4.0×10－3 J

(3)2.0×10－3 J

【解析】(1)设滑块沿轨道向左做匀加速运动的加速度为a

此过程滑块所受合外力F＝qE＝2.0×10－2 N

根据牛顿第二定律F＝ma，解得a＝0.20 m/s2.

(2)滑块从P点运动到挡板处的过程中，电场力所做的功

W1＝qEx1＝4.0×10－3 J.

(3)滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能等于滑块由P点运动到Q点过程中电场力所做的功

即ΔE＝qE(x1－x2)＝2.0×10－3 J.