Question

（15分）如圖所示，水平光滑絕緣軌道MN的左端有一固定絕緣擋板，軌道所在空間存在水平向左、E＝4×10²N/C的勻強電場。一個質量m＝0.2kg、帶電荷量q＝5.0×10^－5C的滑塊(可視為質點)，從軌道上與擋板相距x₁＝0.2m的P點由靜止釋放，滑塊在電場力作用下向左做勻加速直線運動。當滑塊與擋板碰撞后滑塊沿軌道向右做勻減速直線運動，運動到與擋板相距x₂＝0.1m的Q點，滑塊第一次速度減為零。若滑塊在運動過程中，電荷量始終保持不變，求：

(1)滑塊由靜止釋放時的加速度大小a；
(2)滑塊從P點第一次達到擋板時的速度大小v；
(3)滑塊與擋板第一次碰撞的過程中損失的機械能ΔE。

Answer 1

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

解析試題分析：(1)設滑塊沿軌道向左做勻加速運動的加速度為a，根據牛頓第二定律有
qE＝ma       （3分）
代入數據得a＝0.1m/s²。        （2分）
(2)滑塊從P點運動到擋板處的過程中，由動能定理有
qEx₁＝mv²/2        （3分）
代入數據有v=0.2m/s。       （2分）
(3)滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機械能等于滑塊由P點運動到Q點過程中電場力所做的功，即ΔE＝qE(x₁－x₂)＝2×10^－3J。        （5分）
考點：本題考查牛頓第二定律和動能定理。