如图所示，一对平行金属板竖直固定在置于光滑水平面上的光滑绝缘板上，它们的总质量为M=0.8kg，金属板间距离为d=0.1m，金属板间加一电压为U=1.0×106

题文

如图所示，一对平行金属板竖直固定在置于光滑水平面上的光滑绝缘板上，它们的总质量为M=0.8kg，金属板间距离为d=0.1m，金属板间加一电压为U=1.0×10⁶V的电源，一个质量为m=0.2kg，带电量为q=-2.0×10^-6 C的小球，以一定的初速度从右板底部小孔沿绝缘板射入两金属板之间，小球恰好不与左端金属板相碰，假设小球带电量始终保持不变，求：
（1）小球在两金属板之间运动时的加速度a；
（2）小球射入的初速度v₀的大小；
（3）从小球进入板间至小球刚要到达左侧金属板时，绝缘板向左滑行的距离s．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）金属板间的场强E=Ud
由牛顿第二定律得
小球的加速度a=qEm=100m/s²，方向水平向右．
（2）小球在两金属板之间运动时，系统动量守恒．设小球恰好不与左端金属板相碰时，系统的速度为v，由动量守恒定律得
   mv₀=（M+m）v
又由能量守恒得
   qU=12mv20-12(M+m)v2
联立解得   v₀=5m/s
（3）以金属板为研究对象，根据动能定理得
   qEs=12Mv2
代入解得  s=0.02m．
答：（1）小球在两金属板之间运动时的加速度a大小是100m/s²，方向水平向右；
    （2）小球射入的初速度v₀的大小是5m/s；
    （3）从小球进入板间至小球刚要到达左侧金属板时，绝缘板向左滑行的距离s是0.02m．

解析

Ud

考点

据考高分专家说，试题“如图所示，一对平行金属板竖直固定在置于光.....”主要考查你对 [动量守恒定律 ]考点的理解。

动量守恒定律

动量守恒定律：
1、内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。
2、表达式：m₁v₁+m₂v₂=m₁v₁'+m₂v₂'。
3、动量守恒定律成立的条件：
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零；
②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计；
③系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。
4、动量守恒的速度具有“四性”：
①矢量性；②瞬时性；③相对性；④普适性。

动量守恒定律与机械能守恒定律的比较：

系统动量守恒的判断方法:

方法一：南动量守恒的条件判断动量守恒的步骤如下：
(1)明确系统由哪几部分组成。
(2)对系统中各物体进行受力分析，分清哪些是内力，哪些是外力。
(3)看所有外力的合力是否为零，或内力是否远大于外力，从而判断系统的动量是否守恒。
方法二：南系统动量变化情况判断动量守恒方法如下：
(1)明确初始状态系统的总动量是多少。
(2)对系统内的物体进行受力分析、运动分析，确定每一个物体的动量变化情况。
(3)确定系统动量变化情况，进而判定系统的动量是否守恒。