问题补充:
如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板.有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止.若某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB=-,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为-q,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回.已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ,若不计小物块电量对电场的影响和碰撞时间.则
(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?
(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?
答案:
解:(1)加电压后,由于UAB是负值,所以B极板电势高于A板,电场强度的方向是水平向左.
小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动.电场强度为E==;
?小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为?F合=qE-μmg=-μmg=μmg;
故小物块运动的加速度为a==μg
设小物块与A板相碰时的速度为v1,由?v12-0=2a1l
解得:v1=??
(2)小物块与A板相碰后以v1大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块所受的合外力大小为合=μmg-=
加速度大小为a2==??????????????
设小物块碰后到停止的时间为?t,注意到末速度为零,有?0-v1=-a2t
解得:t==4?????????????????
设小物块碰后停止时距离为x,注意到末速度为零,有?0-v12=-2a2x
?则?? x==2l?????????或距离B板为??????d=2l
答:(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是;
(2)小物块碰撞后经过4停止运动,停在2l处或距离B板为2l.
解析分析:该题的研究情景是电场,能够对小物体进行受力分析,运用牛顿第二定律结合运动学公式求解问题.要注意小物块与A板碰撞时物理量的改变对问题研究的影响.
点评:本题考查电场中的动力学问题,受力分析、求合力、求加速度、运用运动学公式求解一些物理量.要注意研究问题的情景随运动过程的改变.
如图所示 相距为d的平行金属板A B竖直放置 在两板之间水平放置一绝缘平板.有一质量m 电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止.若某一时刻在金属板A B间