Question

如图所示，在一个绝缘水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的虚线右侧有一个匀强电场，场强大小E=6.0×l0⁵ N/C，方向与x轴正方向相同．在O点放一个电荷量q=-5.0xl0^-8C、质量m=1.0×10 ^-2kg的带电物块．沿x轴正方向给物块一个初速度v_o=2.0m/s使物块向右运动，物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20，g取10m/s²．求：
（1）物块向右运动的最大距离．
（2）物块最终停止的位置．

Answer

对物块进行受力分析和运动过程分析：物块先向右做匀减速运动到速度为0，物块再向左做匀加速运动，离开电场后在做匀减速运动直到停止．
运用牛顿第二定律和运动学公式求出物块向右匀减速运动到速度为0的位移．
运用动能定理对向右做匀减速运动到速度为0的位置到物块最终停止的位置这一过程研究，求出物块最终停止的位置．
【解析】
（1）对物块受力分析：开始时物块在水平方向受水平向左的摩擦力和电场力．
物块先向右做匀减速运动到速度为0．
f=μmg=2.0×10 -2N，F=qE=3.0×10 -2N．
a===5m/s2
根据匀变速直线运动的规律得：
向右匀减速运动到速度为0的位移 x1==0.4 m
（2）当物块速度减到0时，由于物块仍然受水平向左的电场力，而且电场力大于物块与水平面之间的最大静摩擦力，
所以物块要向左做匀加速运动，离开电场后在做匀减速运动直到停止．
设物块最终停在O点左侧x2m位置，
运用动能定理对向右做匀减速运动到速度为0的位置到物块最终停止的位置这一过程研究得：
Fx1-f（x1+x2）=0-0=0
得  x2=0.2 m
则物块停止在原点O左侧0.2m处．
答：（1）物块向右运动的最大距离为 0.4 m；
（2）物块最终停止的位置在原点O左侧0.2m处．