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如图24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为正)的小物块(可看成质点)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板间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

(1)

(2)


解析:

(1)AB之间的电场强度为                          =

小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为       

故小物块运动的加速度为                       2分

设小物块与A板相碰时的速度为,由          解得          2分

(2)小物块与A板相碰后以大小相等的速度反弹,因电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块做匀减速直线运动。小物块所受的合外力大小为

加速度大小为                                       2分

设小物块碰后到停止的时间为t,注意到末速度为零,有  

解得                                               2分

设小物块碰后停止时距离A板的距离为x,注意到末速度为零,有

                                 2分

则                                                  2分

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