(21分)如图所示,在绝缘水平面上的 P 点放置一个质量为 kg的带负电滑块 A ,带电荷量 C.在 A 的左边相距 m
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(1)

m / s

(2)

m

(3) Q =0.18J,

m

(1)由于 PQ 部分光滑,滑块 A 只在电场力作用下加速运动,设经时间 t 与 B 相碰, A 与 B 相遇前的速度大小为 v 1,结合后的共同速度大小为 v 2,则

·(2分)

·(2分)

解得

s·(1分)

m / s

滑块 A 、 B 碰撞的过程中动量守恒,即

·(2分)

m / s·(1分)

(2)两滑块共同运动,与墙壁发生碰撞后返回,第一次速度为零时,两滑块离开墙壁的距离最大,设为

,在这段过程中,由动能定理得

·(2分)解得

m·(1分)

(3)由于

N,

N,

,即电场力大于滑动摩擦力, AB 向右速度为零后在电场力的作用下向左运动,最终停在墙角 O 点处,设由于摩擦而产生的热为 Q ,由能量守恒得

J···(2分)

设 AB 第二次与墙壁发生碰撞后返回,滑块离开墙壁的最大距离为

,假设 L 2< s ,在这段过程中,由动能定理得

解得 L 2≈0.064m

L 2<s=0.15m,符合假设,即 AB 第二次与墙壁发生碰撞后返回停在 Q 点的左侧,以后只在粗糙水平面 OQ 上运动。···(2分)

设在粗糙水平面 OQ 部分运动的总路程 s 1,则

·(2分) s 1=0.6m·(1分)

设 AB 相碰结合后的运动过程中通过的总路程是 s 2,则

(2分)

m(1分)