如图所示,在绝缘水平面上放一质量m = 2.0×10-3kg的带电滑块A,所带电荷量q = 1.0×10-7C.在滑块A的左边L = 0.3m处放置一个不带电的绝缘滑块B,质量M = 4.0×10-3kg,B与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态,弹簧原长S=0.05m.如图所示,在水平面上方空间加一水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E=4.0×105N/C,滑块A由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞,设碰撞时间极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内),此时弹性势能E0=3.2×10-3J,此后两滑块始终没有分开,两滑块的体积大小不计,与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.5,g取10m/s2.求:
(1)两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度v;
(2)两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离s.w_w*w..c*o m
(1) v=1.0m/s (2分)
(2) …
(3分)
【解析】(1)设两滑块碰前A的速度为v1,由动能定理有:
(2分)
解得: v1=3m/s (2分)
A、 B两滑块碰撞,由于时间极短动量守恒,设共同速度为v
(2分) 解得:
v=1.0m/s (2分)
(2)碰后A、B一起压缩弹簧至最短,设弹簧压缩量为x1,由动能定理有:
.(2分)
解得: w_w*w..c*o m x1=0.02m (2分)
设反弹后A、B滑行了x2距离后速度减为零,由动能定理得:
(2分) 解得: x2≈0.05m (2分)
以后,因为qE>μ(M+m)g,滑块还会向左运动,但弹开的距离将逐渐变小,所以,最大距离为:
… (3分)
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L | 4 |
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1 | 4 |
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