Question

一個(gè)質(zhì)量為M的小車，靜止在光滑的水平面上，在小車的光滑板面上放一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為+q的帶電小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，小車質(zhì)量與物塊質(zhì)量之比M:m=7:1，物塊距小車右端擋板距離為l，小車車長(zhǎng)為L，且L=1.5l，如圖所示，現(xiàn)沿平行車身方向加一場(chǎng)強(qiáng)為E的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電小物塊由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，之后與小車右端擋板相碰，若碰后小車速度大小為碰撞前小物塊速度大小的1/4，并設(shè)小物塊滑動(dòng)過程中及其與小車相碰的過程中，小物塊帶電量不變。通過分析與計(jì)算說(shuō)明，第二次碰撞前滑塊能否滑出小車的車身？

 

Answer 1

答案：見詳解
解析：

滑塊從靜止到和車右端相撞過程，由動(dòng)能定理得                            第一次相碰后小車速度v2=v0/4。設(shè)滑塊速度為v1，由動(dòng)量守恒             設(shè)滑塊不滑出小車，第一次碰后到兩者具有相同速度時(shí)，滑塊發(fā)生的位移為S1，小車發(fā)生的位移為S2，歷時(shí)為t，   滑塊：做加速度相同的向左勻減速和向右勻加速(類豎直上拋運(yùn)動(dòng))                         又由  v2=v1+at      得                 小車：做向右勻速運(yùn)動(dòng)，S2=v2 t= l/2 ∵滑塊相對(duì)小車滑行距離為 S2－S1=l<L=1.5l   ∴ 滑塊不會(huì)滑出小車。   或用相對(duì)運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)：第一次撞完后，以勻速的小車為參考系，滑塊相對(duì)車的初速度為大小    v相對(duì)=v1+v2=      方向向左 相對(duì)車的加速度方向向右為     當(dāng)滑塊相對(duì)車靜止時(shí)滑離擋板最遠(yuǎn)，相對(duì)車向左的最大位移為              <L=1.5    ∴滑塊不會(huì)滑出小車。

提示：

電學(xué)與力學(xué)的結(jié)合。