Question

【题目】如图所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q＞0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压UAB=，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平扳间的动摩擦因数为，若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则

：

（1）小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？

（2）小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？

Answer 1

【答案】① ②，距A极2l处或B级处。

【解析】 (1)加电压后,B极电势高于A板,小物块在电场力与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动.电场强度为 ;
小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为F合=qE-μmg;
故小物块运动的加速度为;
设小物块与A板相碰时的速度为v1,
由v12=2a1l，解得 .
(2)小物块与A板相碰后以v大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变
小物块所受的合外力大小为,F合=μmg-qE
加速度大小为
设小物块碰后到停止的时间为t,注意到末速度为零,有0-v1=-a2t;
解得.
设小物块碰后停止时距离为x,注意到末速度为零,有0-v12=-2a2x;
则 或距离A板为2l.