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在绝缘水平面上放一质量m=2.0×10-3kg的带电滑块A,所带电荷量q=1.0×10-7C.在滑块A的左边l=0.3m处放置一个不带电的绝缘滑块B,质量M=4.0×10-3kg,B与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态,弹簧原长S=0.05m.如图所示,在水平面上方空间加一水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E=4.0×105N/C,滑块A由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞,设碰撞时间极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内),此时弹性势能E0=3.2×10-3J,两滑块始终没有分开,两滑块的体积大小不计,与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.5,g取10m/s2.求:(1)两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度v;(2)两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离s.试题及答案-解答题-云返教育
试题详情
在绝缘水平面上放一质量m=2.0×10
-3
kg的带电滑块A,所带电荷量q=1.0×10
-7
C.在滑块A的左边l=0.3m处放置一个不带电的绝缘滑块B,质量M=4.0×10
-3
kg,B与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态,弹簧原长S=0.05m.如图所示,在水平面上方空间加一水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E=4.0×10
5
N/C,滑块A由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞,设碰撞时间极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内),此时弹性势能E
0
=3.2×10
-3
J,两滑块始终没有分开,两滑块的体积大小不计,与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.5,g取10m/s
2
.求:
(1)两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度v;
(2)两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离s.
试题解答
见解析
(1)设两滑块碰前A的速度为v
1
,由动能定理有:
解得:v
1
="3m/s "
A、B两滑块碰撞,由于时间极短动量守恒,设共同速度为v
解得:v="1.0m/s "
(2)碰后A、B一起压缩弹簧至最短,设弹簧压缩量为x
1
,由动能定理有:
解得:x
1
="0.02m "
设反弹后A、B滑行了x
2
距离后速度减为零,由动能定理得:
解得:x
2
≈0.05m
以后,因为qE>μ(M+m)g,滑块还会向左运动,但弹开的距离将逐渐变小,所以,最大距离为:S=x
2
+s-x
1
="0.05m+0.05m-0.02m=0.08m. "
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选修2-1
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解答题
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