题目

题型：广西自治区模拟题难度：来源：

如图所示，在绝缘水平面上的P点放置一个质量为m_A=0.02kg的带负电滑块A，带电荷量q=1.0×10^-6 C。在A的左边相距的Q点放置一个不带电的滑块B，质量为m_B=0.04kg，滑块B距左边竖直绝缘墙壁s＝0.15m。在水平面上方空间加一方向水平向右的匀强电场，电场强度为E=4.0×10⁵N/C，使A由静止释放后向左滑动并与B发生碰撞，碰撞的时间极短，碰撞后两滑块结合在一起共同运动，与墙壁发生碰撞时没有机械能损失，两滑块都可以视为质点。已知水平面OQ部分粗糙，其余部分光滑，两滑块与粗糙水平面OQ间的动摩擦因数均为μ=0.50，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s²。求：
（1）A经过多少时间与B相碰？相碰结合后的速度是多少？
（2）AB与墙壁碰撞后在水平面上滑行的过程中，离开墙壁的最大距离是多少？
（3）A、B相碰结合后的运动过程中，由于摩擦而产生的热是多少？通过的总路程是多少？

答案

解：（1）由于PQ部分光滑，滑块A只在电场力作用下加速运动，设经时间t与B相碰，A与B相遇前的速度大小为v₁，结合后的共同速度大小为v₂，则


解得s，m/s
滑块A、B碰撞的过程中动量守恒，即，m/s
（2）两滑块共同运动，与墙壁发生碰撞后返回，第一次速度为零时，两滑块离开墙壁的距离最大，设为 ，在这段过程中，由动能定理得

解得m
（3）由于N，N，，即电场力大于滑动摩擦力，AB向右速度为零后在电场力的作用下向左运动，最终停在墙角O点处，设由于摩擦而产生的热为Q，由能量守恒得
J
设AB第二次与墙壁发生碰撞后返回，滑块离开墙壁的最大距离为，假设L₂＜s，在这段过程中，由动能定理得，解得L₂≈0.064m
L₂＜s＝0.15m ，符合假设，即AB第二次与墙壁发生碰撞后返回停在Q点的左侧，以后只在粗糙水平面OQ上运动
设在粗糙水平面OQ部分运动的总路程s₁，则，s₁＝0.6m
设AB相碰结合后的运动过程中通过的总路程是s₂，则，m