Question

【题目】如图所示，水平面上放有一长为l的绝缘材料做成的滑板，滑板的右端有一固定竖直挡板。一质量为m、电荷量为＋q的小物块放在滑板的左端。已知滑板的质量为8m，小物块与板面、滑板与水平面间的摩擦均不计，滑板和小物块均处于静止状态。某时刻使整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中，小物块与挡板第一次碰撞后以碰前速率的反弹。求：

（1）小物块与挡板第一次碰撞前瞬间的速率v1；

（2）小物块与挡板第二次碰撞前瞬间的速率v2；

（3）小物体从开始运动到第二次碰撞前，电场力做的功W。

Answer 1

【答案】（1） （2） （3）

【解析】（1）对小物块，根据动能定理：

（2）小物块与挡板碰撞过程动量守恒，设小物块与挡板碰撞后的速度为，所以：

依题意：若时，

在小物块第一次与挡板碰撞之后到第二次与挡板碰撞之前，小物块做匀减速直线运动，滑板做匀速直线运动，从第一次碰撞后到第二次碰撞前，小物块和滑板相对于地面的位移相同，固有： 解得：

（3）设第一次碰撞过程中能量损失为

根据动量守恒：

能量守恒定律：

运算得到：

第二次碰撞前瞬间：

滑板速度：

根据功能原理:

解得