光滑水平面上放有如图所示的用绝缘材料制成的“┙”型滑板,(平面部分足够长),质量为4m,距滑板的A壁为L1距离的B处放有一质量为m,电量为+q的大小不计的小物体,物体与板面的摩擦不计,整个装置处于场强为E的匀强电场中,初始时刻,滑板与物体都静止,试求:
(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度v1多大?
(2)若物体与A壁碰后相对水平面的速度大小为碰前的
,则物体在第二次跟A壁碰撞之前瞬时,滑板的速度v和物体的速度v2分别为多大?(碰撞时间可忽略,速度均指对地速度)3 5
(3)物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为多大?

(1)由动能定理得 qEL1=
m1 2
得 v1=v 21 2qEL1 m
(2)若物体碰后仍沿原来方向运动,碰后滑板的速度为v,由动量守恒得
mv1=m•
v1+4mv3 5
解得,v=
<v1 10
v1,由于B与A同向运动,故不可能,3 5
∴物块碰后必反弹,速度为v1′=-
v13 5
根据动量守恒定律得
mv1=-m•
v1+4mv 解得 v=3 5
v12 5
(2)由于碰后滑板匀速运动直至与物体第二碰撞之前,故物体与A第二次碰前,滑板的速度为 v=
v1=2 5 2 5 2qEL1 m
物体与A壁第二碰前,设物块的速度为v2,
v2=v1′+at
两物体第二次相碰时,位移相等,则有
vt=v1′+
at21 2
得 v=v1′+
at,1 2
又a=qE m
联立解得,v2=7 5 2qEL1 m
(3)设物体在两次碰撞之间位移为S
由
-v 22
=2aSv ′21
得 S=
=
-v 22 v ′21 2a
=[(
)2-(-7 5
)2]3 5 v 21 2• qE m 4m v 21 5qE
故物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为 W=qE(L1+S)=
qEL1.13 5
答:
(1)释放小物体,第一次与滑板A壁碰前物体的速度v1是
.2qEL1 m
(2)物体在第二次跟A壁碰撞之前瞬时,滑板的速度v和物体的速度v2分别为2 5
和2qEL1 m 7 5
.2qEL1 m
(3)物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做功为
qEL1.13 5