粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,且沿x轴方向的电势φ与坐标值x的关系如表

粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,且沿x轴方向的电势φ与坐标值x的关系如表格所示:
根据表格中的数据可作出如右的 -x图像。现有一质量为0.10kg,电荷量为1.0×10 -7 C带正电荷的滑块(可视作质点),其与水平面的动摩擦因素为0.20。问:
(1)由数据表格和图像给出的信息,写出沿x轴的电势φ与x的函数关系表达式。
(2)若将滑块无初速地放在x=0.10m处,则滑块最终停止在何处?
(3)在上述第(2)问的整个运动过程中,它的加速度如何变化?当它位于x=0.15m时它的加速度多大?
(4)若滑块从x=0.60m处以初速度v 0 沿-x方向运动,要使滑块恰能回到出发点,其初速度v 0 应为多大?
fspig 1年前 已收到1个回答 举报

别样空间 幼苗

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(1)由数据表格和图像可得,电势φ与x成反比关系,即 V
(2)由动能定理 =0设滑块停止的位置为x 2 ,有

代入数据有1.0×10 -7
可解得x 2 =0.225m(舍去x 2 =0.1m)
(3)先做加速度减小的变加速运动,后做加速度增大的变减速运动。 即加速度先减小后增大
当它位于x=0.15m时,图像上该点的切线斜率表示场强大小E= N/C
滑块在该点的水平合力

故滑块的加速度a=F x /m =0
(4)设滑块到达的最左侧位置为x 1 ,则滑块由该位置返回到出发点的过程中由动能定理 =0

代入数据有1.0×10 -7
可解得x 1 =0.0375m(舍去x 1 =0.6m)
再对滑块从开始运动到返回出发点的整个过程,由动能定理-2 =
代入数据有2×0.20×0.10×10(0.60-0.0375)=0.5×0.10
可解得 ≈2.12m/s

1年前

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