题目内容
【题目】如图所示,两个绝缘斜面与绝缘水平面的夹角均为α=45°,水平面长d,斜面足够长,空间存在与水平方向成45°的匀强电场E,已知E= .一质量为m、电荷量为q的带正电小物块,从右斜面上高为d的A点由静止释放,不计摩擦及物块转弯时损失的能量.小物块在B点的重力势能和电势能均取值为零.试求:
(1)小物块下滑至C点时的速度大小;
(2)在AB之间,小物块重力势能与动能相等点的位置高度h1;
(3)除B点外,小物块重力势能与电势能相等点的位置高度h2 .
【答案】
(1)解:物块从A→B→C的过程,由动能定理,有:
WG+WE=△EK
故有:
求得:
答:小物块下滑至C点时的速度大小为 ;
(2)解:物块从A点下滑至重力势能与动能相等的位置过程:
WG1+WE1=△Ek1=Ek1
其中:
mgh1=Ek1
则有:
mg(d﹣h1)﹣qE (d﹣h)=Ek1=mgh1
求得:h1=
答:在AB之间,小物块重力势能与动能相等点的位置高度h1为 ;
(3)解:除B点外,物块重力势能与电势能相等的位置位于左斜面
则有:mgh2=
求得:h2=
答:除B点外,小物块重力势能与电势能相等点的位置高度h2为 .
【解析】(1)对从A到B过程运用动能定理列式求解即可;(2)对物块从A点下滑至重力势能与动能相等的位置过程运用动能定理列式,再结合重力势能与动能相等列式,最后联立求解即可;(3)左侧平面与电场线垂直,是等势面,电势能为qE( d).
【考点精析】解答此题的关键在于理解动能定理的综合应用的相关知识,掌握应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷.