如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,D点为O点在斜面上的垂足,OM=ON.带负电的小物体以初速度v1=5m/s从M点沿斜面上滑,到达N点时速度恰好为零,然后又滑回到
问题描述:
如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,D点为O点在斜面上的垂足,OM=ON.带负电的小物体以初速度v 1 =5m/s从M点沿斜面上滑,到达N点时速度恰好为零,然后又滑回到M点时速度大小变为v 2 =3m/s.若小物体电荷量保持不变,可视为点电荷. (1)带负电的小物体从M向N运动的过程中电势能如何变化?电场力共做多少功? (2)N点离斜面底边的高度h为多少? (3)若物体第一次到达D点时速度为v=4m/s,求物体第二次到达D点时的速度v′. |
最佳答案: (1)电场力先做正功再做负功,电势能先减少后增加, 由于M、N为等势点,所以带电体在两点间运动时电场力做功为0 (2)设物体从M到N时,克服摩擦力做的功为W f . 当物体从M到N时,由动能定理有: 0- m v 1 2 =-mgh- W f 当物体从N到M时,由动能定理有: m v 2 2 -0=mgh- W f 联立解得:h= =0.85m . (3)由对称性可知从M到D以及从N到D克服摩擦力做功相等都为 . M到D: m v 2 - m v 1 2 =-mg - + W 电 N到D: mv ′ 2 -0=mg - + W 电 把h代入可得: mv ′ 2 - m v 2 + m v 1 2 = m( v 1 2 + v 2 2 ) v′= =2 m/s . 答:(1)电势能先减少后增加,电场力共做功0J. (2)N点离斜面底边的高度h为0.85m. (3)物体第二次到达D点时的速度为 2 m/s . |