Question

3．在一個(gè)水平面上建立x軸，在過(guò)原點(diǎn)O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E=4×10⁵N/C，方向與x軸正方向相同．在O處放一個(gè)帶電量q=-2×10^-8 C，質(zhì)量m=2克的絕緣物塊．物塊與水平面間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.1，沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v₀=4m/s，如圖所示．求：物塊最終停止在O左邊的位置離O的距離．（g取10m/s²）

Answer 1

分析 先求出滑動(dòng)摩擦力和電場(chǎng)力，通過(guò)比較，判斷出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；然后對(duì)向右的減速過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理列式求解位移，再根據(jù)整個(gè)過(guò)程利用動(dòng)能定理即可求得

解答 解：物體受到的電場(chǎng)力為：F=Eq=4×10⁵×2×10^-8=0.008N，方向水平向左．
物體受到的摩擦力為：f=μmg=0.1×0.02×10=0.002N
F＞f
物塊先向右減速運(yùn)動(dòng)，再向左加速運(yùn)動(dòng)，越過(guò)O點(diǎn)進(jìn)入無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后，再減速運(yùn)動(dòng)直到停止．
設(shè)物塊到達(dá)最右端的坐標(biāo)為x₁ m，對(duì)O→x₁ m處，由動(dòng)能定理得：
-F•x₁-f•x₁=0-$\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$
代入數(shù)據(jù)解得：x₁=1.6m
向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，從O點(diǎn)離開電場(chǎng)后做勻減速運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中有：
$μmg（2{x}_{1}+{x}_{2}）=\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$
代入數(shù)據(jù)解得：x₂=4.8m
答：物塊最終停止在O左邊的位置離O的距離為4.8m

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵先對(duì)物體受力分析得出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后選擇不同的物理過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理列式求解