Question

【題目】如圖所示，固定的光滑絕緣斜面的傾角為θ=37°，斜面長(zhǎng)為0.24 m，處在大小為E=1.2×103 V/m的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)質(zhì)量為m=1.6×10-2 kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止釋放后，剛好能處于靜止?fàn)顟B(tài).(取重力加速度g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8).求:

（1）滑塊的帶電量q;

（2）若僅將電場(chǎng)反向，求滑塊滑至底端時(shí)的速度大小v;

（3）電場(chǎng)反向后，僅調(diào)整電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，求滑塊沿斜面滑行過(guò)程中，機(jī)械能增量的最大值ΔE.

Answer 1

【答案】（1）-1.0×10-4 C. （2）2.4 m/s （3）0.04096 J

【解析】

考查電場(chǎng)力做功與守恒的綜合。

（1）剛好能處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡：

解得電荷量大小為：

由于電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反，所以帶負(fù)電，即帶電量為-1.0×10-4 C；

（2）若僅將電場(chǎng)反向，電場(chǎng)力向右，滑到底端過(guò)程中，由動(dòng)能定理：

解得

（3）要保證沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)力最大時(shí)，電場(chǎng)力與重力的合力沿斜面向下，即：

機(jī)械能增量即為電場(chǎng)力做功，即：

解得