Question

如图所示，水平光滑绝缘轨道MN的左端有一固定绝缘挡板，轨道所在空间存在水平向左、E＝4×10²N/C的匀强电场。一个质量m＝0.2kg、带电荷量q＝5.0×10^－5C的滑块（可视为质点），从轨道上与挡板相距x₁＝0.2m的P点由静止释放，滑块在电场力作用下向左做匀加速直线运动。当滑块与挡板碰撞后滑块沿轨道向右做匀减速直线运动，运动到与挡板相距x₂＝0.1m的Q点，滑块第一次速度减为零。若滑块在运动过程中，电荷量始终保持不变，求：

（1）滑块由静止释放时的加速度大小a；
（2）滑块从P点第一次达到挡板时的速度大小v；
（3）滑块与挡板第一次碰撞的过程中损失的机械能ΔE。

Answer 1

（1） 0.1m/s²    （2） 0.2m/s    （3） 2×10^－3J

试题分析: 设滑块沿轨道向左做匀加速运动的加速度为a，根据牛顿第二定律有
qE＝ma       代入数据得a＝0.1m/s2。
（2）滑块从P点运动到挡板处的过程中，由动能定理有
qEx₁＝       代入数据有v=0.2m/s。
（3）滑块第一次与挡板碰撞过程中损失的机械能等于滑块由P点运动到Q点过程中电场力所做的功，即ΔE＝qE（x₁－x₂）＝2×10^－3J。