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
◎ 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=-
(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? |
◎ 答案
(1)加电压后,由于UAB是负值,所以B极板电势高于A板,电场强度的方向是水平向左. 小物块在电场力作用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E=
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a=
设小物块与A板相碰时的速度为v1,由 v12-0=2a1l 解得:v1=
(2)小物块与A板相碰后以v1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合=μmg-
加速度大小为a2=
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:t=
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 x= |