Question

如圖所示，在一個絕緣水平面上建立x軸，在過原點(diǎn)O垂直于x軸的虛線右側(cè)有一個勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E=6.0×l0⁵ N/C，方向與x軸正方向相同．在O點(diǎn)放一個電荷量q=-5.0xl0^-8C、質(zhì)量m=1.0×10 ^-2kg的帶電物塊．沿x軸正方向給物塊一個初速度v_o=2.0m/s使物塊向右運(yùn)動，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.20，g取10m/s²．求：
（1）物塊向右運(yùn)動的最大距離．
（2）物塊最終停止的位置．

Answer 1

分析：對物塊進(jìn)行受力分析和運(yùn)動過程分析：物塊先向右做勻減速運(yùn)動到速度為0，物塊再向左做勻加速運(yùn)動，離開電場后在做勻減速運(yùn)動直到停止．
運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式求出物塊向右勻減速運(yùn)動到速度為0的位移．
運(yùn)用動能定理對向右做勻減速運(yùn)動到速度為0的位置到物塊最終停止的位置這一過程研究，求出物塊最終停止的位置．

解答：解：（1）對物塊受力分析：開始時物塊在水平方向受水平向左的摩擦力和電場力．
物塊先向右做勻減速運(yùn)動到速度為0．
f=μmg=2.0×10 ^-2N，F(xiàn)=qE=3.0×10 ^-2N．
a=

F合

m

=

f+F

m

=5m/s²
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律得：
向右勻減速運(yùn)動到速度為0的位移 x₁=

v 2 0

2a

=0.4 m
（2）當(dāng)物塊速度減到0時，由于物塊仍然受水平向左的電場力，而且電場力大于物塊與水平面之間的最大靜摩擦力，
所以物塊要向左做勻加速運(yùn)動，離開電場后在做勻減速運(yùn)動直到停止．
設(shè)物塊最終停在O點(diǎn)左側(cè)x₂m位置，
運(yùn)用動能定理對向右做勻減速運(yùn)動到速度為0的位置到物塊最終停止的位置這一過程研究得：
Fx₁-f（x₁+x₂）=0-0=0
得  x₂=0.2 m
則物塊停止在原點(diǎn)O左側(cè)0.2m處．
答：（1）物塊向右運(yùn)動的最大距離為 0.4 m；
（2）物塊最終停止的位置在原點(diǎn)O左側(cè)0.2m處．

點(diǎn)評：對物體受力分析和運(yùn)動過程分析是解決這一類問題的首要工作．
物塊最終停止是要保持靜止的，而不能看成某一時刻速度為0就當(dāng)成最終停止．