Question

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的速率为碰前的。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

（1）对小物块，根据动能定理：               （6分）
（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， 该情况不符合实际应舍去。
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：                          （6分）
（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:   
                                                     （6分）

解析