(2007•岳阳县模拟)如图所示,光滑水平面上放有用绝缘材料制成的“L”型滑板,其质量为M,平面部分的上表面光滑且足够长
1个回答

解题思路:(1)物体C在电场力作用下做匀加速运动,电场力做功qEl,由动能定理求解C第一次与滑板A端相碰前瞬间的速度大小;

(2)小物体C与滑板碰撞过程中系统合外力为零,由动量守恒定律求出滑板被碰后的速度大小;

(3)分析碰撞后两物体的运动过程;小物体C与滑板碰撞后,滑板向左作做匀速运动;小物体C先向右做匀减速运动,然后向左做匀加速运动,直至与滑板第二次相碰.由于滑块的加速度一定,可以把与滑板碰撞后小物体C看作一种匀减速运动处理.小物体C与滑板从第一次碰后到第二次碰时位移相等.根据牛顿第二定律求出滑块的加速度,由位移公式列出C的位移表达式,结合两者位移相等,求出第一次碰后到第二次碰前的时间.即可求出这段时间内滑板的位移,等于这段时间内C的位移,再求出电场力做功.

(1)设物体C在电场力作用下第一次与滑板的A段碰撞时的速度为v1,由动能定理得:

qEl=[1/2]mv12 解得:v1=

2qEl

m

(2)小物体C与滑板碰撞过程中动量守恒,设滑板碰撞后的速度为v2,由动量守恒定律得

mv1=Mv2-m[1/5]v1

解得:v2=[2/5]v1=[2/5]

2qEl

m

(3)小物体C与滑板碰撞后,滑板向左作以速度v2做匀速运动;小物体C以[1/5]v1的速度先向右做匀减速运动,然后向左做匀加速运动,直至与滑板第二次相碰,设第一次碰后到第二次碰前的时间为t,小物体C在两次碰撞之间的位移为s,根据题意可知,小物体加速度为

a=[qE/m]

小物体C与滑板从第一次碰后到第二次碰时位移相等,即

v2t=-[1/5]v1t+[1/2]at2 解得:t=[6/5]

2ml

qE

两次相碰之间滑板走的距离s=v2t=

24

25l

设小物体C从开始运动到与滑板A第二次碰撞这段过程电场力对小物体做功为W,则:W=qE(l+s)

解得:W=[49/25qEl

答:(1)物体C第一次与滑板A端相碰前瞬间的速度大小是

2qEl

m].

(2)滑板被碰后的速度大小是[2/5]

2qEl

m.

(3)电场力对小物体C做的功W=

49

25qEl.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;动量守恒定律;电场强度.

考点点评: 本题前两问是常规题,过程与规律都比较简单.难点在第(3)问,关键在于分析物体的运动过程,抓住两物体位移的关系.

相关问题