Question

(12分)在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E＝6.0×10⁵ N/C，方向与x轴正方向相同．在O处放一个电荷量q＝－5.0×10^{－8 C}、质量m＝1.0×10^{－2 kg}的绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.20，沿x轴正方向给物块一个初速度v₀＝2.0 m/s，如图12所示．(g取10 m/s²)试求：   
                               
(1)物块向右运动的最大距离；
(2)物块最终停止的位置．

Answer 1

(1)0.4 m　(2)O点左侧0.2 m处

(1)设物块向右运动的最大距离为x_m，由动能定理得：
－μmgx_m－E|q|x_m＝0－mv₀²
可求得：x_m＝0.4 m.
(2)因Eq>μmg，物块不可能停在O点右侧，设最终停在O点左侧且离O点为x处．
由动能定理得：
E|q|x_m－μmg(x_m＋x)＝0
可得：x＝0.2 m.
本题考查带电粒子在电场中的加速，在物体向右运动到速度减小到零的过程中，电场力和摩擦力均作负功，由动能定理列式可求得最大距离，由于电场力大于最大静摩擦力，物体向左运动，知道速度减小到零，电场力做功等于克服阻力做功，克服阻力做功与路程有关，列式求解