Question

如圖所示，在足夠大的粗糙水平絕緣面上的x軸坐標原點O處固定著一個帶電量為Q的負點電荷，將一個質量為m，帶電量為q的小金屬塊（金屬塊可視為質點）在水平面上坐標為X₀處由靜止釋放，金屬塊將在水平面上沿遠離Q的方向（x軸正方向）開始運動至坐標為X₁處停止。金屬塊與水平絕緣面的動摩擦因數為μ，金屬塊由X₀處運動到X₁處所用時間為t。求：?

（1）金屬塊運動過程中通過坐標為X（X₀＜X＜X₁）處時的加速度。?

（2）金屬塊在整個運動過程中的平均速度。?

（3）在金屬塊的整個運動過程中，電場力對金屬塊所做的功。?

Answer 1

（1）小球受力如下圖所示，由牛頓第二定律及庫侖定律：?

F -f =ma?①?

N -mg =0?②?

f =μN? ③?

F =    ④?

解之得:a =-μg?⑤?

(2)由平均速度的定義:?

=⑥?

(3)由功能關系:?

W_E =μmg(X₁-X₀)⑦