(2015•佛山模拟)如图,绝缘水平地面上有宽L=0.4m的匀强电场区域,场强E=6×105N/C、方向水平向左.不带电
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解题思路:(1)根据动能定理求出A到达O点与B碰撞前的速度.

(2)碰撞的瞬间,动量守恒定律,因为系统没有动能损失,则机械能守恒,综合动量守恒定律和机械能守恒定律求出碰撞后瞬间A、B的速度.

(3)讨论A能从电场右边界离开和不能从电场右边界离开,根据动能定理得出k的范围,从而根据电场力做功的特点求出电场力所做的功.

(1)设碰撞前A的速度为v,由动能定理−μmAgs=

1

2mAv2−

1

2mAv02…①

得:v=

v02−2μgs=4m/s…②

(2)设碰撞后A、B速度分别为vA、vB,且设向右为正方向;由于弹性碰撞,所以有:mAv=mAvA+

m BvB…③

[1/2mAv2=

1

2mAv

2A+

1

2mB

v2B]…④

联立③④并将mA=kmB及v=4m/s

代入得:vA=

4(k−1)

k+1m/s…⑤

vB=

8k

k+1m/s…⑥

(3)讨论:

(i)如果A能从电场右边界离开,必须满足:[1/2mA

v2A>μmAgL+qEL…⑦

联立⑤⑦代入数据,得:k>3…⑧

电场力对A做功为:WE=-qEL=6×105×5×10-8×0.4(J)=-1.2×10-2(J) …⑨

(ii)如果A不能从电场右边界离开电场,必须满足:

1

2mA

v2A≤μmAgL+qEL…⑩

联立⑤⑩代入数据,得:k≤3…(11)

考虑到k>1,所以在1<k≤3范围内A不能从电场右边界离开…(12)

又:qE=3×10-2N>μmg=2×10-2N…(13)

所以A会返回并从电场的左侧离开,整个过程电场力做功为0.即:WE=0…(14)

答:(1)A到达O点与B碰撞前的速度为4m/s.

(2)碰撞后瞬间,A和B的速度分别为:vA=

4(k−1)

k+1]m/s,vB=

8k

k+1m/s.

(3)k>3,电场力做功为)=-1.2×10-2

1<k≤3,电场力做功为零.

点评:

本题考点: 动量守恒定律;动能定理的应用;机械能守恒定律.

考点点评: 本题综合考查了动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律,综合性较强,对学生的能力要求较高,尤其第三问,要考虑电场能从右边界离开和不能从右边界离开.