Question

3．在一個水平面上建立x軸，在過原點O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個勻強電場，場強大小E=4×10⁵N/C，方向與x軸正方向相同．在O處放一個帶電量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摩擦系數(shù)μ=0.1，沿x軸正方向給物塊一個初速度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 先求出滑動摩擦力和電場力，通過比較，判斷出物體的運動規(guī)律；然后對向右的減速過程運用動能定理列式求解位移，再根據(jù)整個過程利用動能定理即可求得

解答 解：物體受到的電場力為：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
物塊先向右減速運動，再向左加速運動，越過O點進入無電場區(qū)域后，再減速運動直到停止．
設(shè)物塊到達最右端的坐標(biāo)為x₁ m，對O→x₁ m處，由動能定理得：
-F•x₁-f•x₁=0-$\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$
代入數(shù)據(jù)解得：x₁=1.6m
向左做勻加速運動，從O點離開電場后做勻減速運動，在這個過程中有：
$μmg（2{x}_{1}+{x}_{2}）=\frac{1}{2}{mv}_{0}^{2}$
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

點評 本題關(guān)鍵先對物體受力分析得出物體的運動規(guī)律，然后選擇不同的物理過程運用動能定理列式求解