如图所示,在光滑水平地面上有一小车,车底板光滑且绝缘 ,车上左右两边分别竖直固定有金属板M、N,两板间的距离为L.M板接电源的正极,N板接电源的负极,两极板间的电场可视为匀强电场.一可视为质点的带正电小球,处在小车底板上靠近M板的位置并被锁定(球与M板不接触),小球与小车以速度v0共同向右运动.已知小球带电量为q,质量为m,车、金属板和电源的总质量为3m.某时刻突然解除对小球的锁定,小球的电场力的作用下相对小车向右运动,当小球刚要与小车的N板接触时,小车的速度恰好为零.求：①两极板间匀强电场的场强E的大小
2019-04-19
如图所示,在光滑水平地面上有一小车,车底板光滑且绝缘 ,车上左右两边分别竖直固定有金属板M、N,两板间的距离为L.M板接电源的正极,N板接电源的负极,两极板间的电场可视为匀强电场.一可视为质点的带正电小球,处在小车底板上靠近M板的位置并被锁定(球与M板不接触),小球与小车以速度v0共同向右运动.已知小球带电量为q,质量为m,车、金属板和电源的总质量为
3m.某时刻突然解除对小球的锁定,小球的电场力的作用下相对小车向右运动,当小球刚要与小车的N板接触时,小车的速度恰好为零.
求：①两极板间匀强电场的场强E的大小.②从解除锁定到小球第一次运动到小车的N板时,系统电势能的变化量.
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由动量守恒定律,对车和小球的系统有,(m+3m)v0=m*v末 得到v末=4v0 对系统由能量守恒可知,电势能的变化量与动能的变化量之和为零,由于动能增加,所以系统电势能的变化量=(1/2)4m(v0)^2-(1/2)m（4v0)^2=-6m(v0)^2 这是第二问的答案,而系统电势能的变化等于电场力乘以相对位移,即qEL=6m(v0)^2 可得E=6m(v0)^2/(qL)
没错,但是这道题中小球的对地位移没办法求出来,所以单独对小球分析动能定理没有用,而电势能是系统所具有的,对车与小球的系统而言,能量守恒,系统动能却增加了,这是因为电场力对车做负功,对球做正功,二者之和就是系统电势能的变化量
由动量守恒定律,对车和小球的系统有,(m+3m)v0=m*v末 得到v末=4v0 对系统由能量守恒可知,电势能的变化量与动能的变化量之和为零,由于动能增加,所以系统电势能的变化量=(1/2)4m(v0)^2-(1/2)m（4v0)^2=-6m(v0)^2 这是第二问的答案,而系统电势能的变化等于电场力乘以相对位移,即qEL=6m(v0)^2 可得E=6m(v0)^2/(qL)
没错,但是这道题中小球的对地位移没办法求出来,所以单独对小球分析动能定理没有用,而电势能是系统所具有的,对车与小球的系统而言,能量守恒,系统动能却增加了,这是因为电场力对车做负功,对球做正功,二者之和就是系统电势能的变化量