题目内容
(18分)、如图所示,绝缘水平面上相k
=1.6m的空间内存在水平向左的匀强电场
,质量
=0.1kg、带电量
=+1×
的滑块 (视为质点) 以
=4m/s的初速度沿水平面向右进入电场区域,滑块与水平面间的动摩擦因数
=0.4,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。(g取10m/
)
(1) 如果滑块不能离开电场区域,电场强度
的取值范围多大。
(2) 如果滑块能离开电场区域,请根据有关计算讨论后在
坐标中画出电场力对滑块所做的功
与电场力
的关系图象。![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/2014082414392598022648.jpg)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143924919280.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143924966318.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925044337.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925122310.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925184470.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925246323.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925340301.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925387321.png)
(1) 如果滑块不能离开电场区域,电场强度
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143924966318.png)
(2) 如果滑块能离开电场区域,请根据有关计算讨论后在
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925699510.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925839396.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925917302.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/2014082414392598022648.jpg)
(1)
(2)W=0
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143926073896.png)
(1)小滑块在摩擦力和电场力的作用下,向右做匀减速直线运动,设加速度为a,依题意和牛顿第二定律,有:
①……
又:
②……
③……3分
若小滑块不会从右侧离开电场区域,由匀变速直线运动规律,有:
④……
联立①②③④并代入数据得:
⑤……3分
若小滑块不会从左侧离开电场区域,必须满足:
≤f ⑥……
②⑤⑥可得:
⑦……2分
(2)如果小滑块会离开电场区域,电场力F必须满足:
F="qE=" 1×10-7×106≤0.1N ⑧……
或 F=qE=1×10-7×4×106>0.4N ⑨……2分
若F≤0.1N,小滑块将从右侧离开电场区域,此过程小滑块在电场中的位移s=1.6m,则电场力做功
⑩……2分
若F>0.4N,小滑块将从左侧离开电场区域,此过程小滑块在电场中的位移s=0,电场力做功为0,即W=0 ……2分
评分说明:正确作图共4分
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241439270095306.png)
本题结合电场力考查牛顿第二定律的应用,小滑块在摩擦力和电场力的作用下,向右做匀减速直线运动,判断出摩擦力方向,由牛顿第二定律可求得加速度大小,如果小滑块不会从右侧离开电场区域,由匀变速直线运动规律可求得加速度取值范围,同时得到电场强度的取值范围,如果小滑块不会从左侧离开电场区域,必须满足电场力小于等于最大静摩擦力,从而求得场强取值范围,同理如果小滑块会离开电场区域,电场力F必须小于等于0.1N或大于0.4N,根据这两个范围确定电场力做功的大小
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143926136617.png)
又:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143926245501.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143926354576.png)
若小滑块不会从右侧离开电场区域,由匀变速直线运动规律,有:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143926510587.png)
联立①②③④并代入数据得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143926619697.png)
若小滑块不会从左侧离开电场区域,必须满足:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143925917302.png)
②⑤⑥可得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143926073896.png)
(2)如果小滑块会离开电场区域,电场力F必须满足:
F="qE=" 1×10-7×106≤0.1N ⑧……
或 F=qE=1×10-7×4×106>0.4N ⑨……2分
若F≤0.1N,小滑块将从右侧离开电场区域,此过程小滑块在电场中的位移s=1.6m,则电场力做功
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824143926947707.png)
若F>0.4N,小滑块将从左侧离开电场区域,此过程小滑块在电场中的位移s=0,电场力做功为0,即W=0 ……2分
评分说明:正确作图共4分
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241439270095306.png)
本题结合电场力考查牛顿第二定律的应用,小滑块在摩擦力和电场力的作用下,向右做匀减速直线运动,判断出摩擦力方向,由牛顿第二定律可求得加速度大小,如果小滑块不会从右侧离开电场区域,由匀变速直线运动规律可求得加速度取值范围,同时得到电场强度的取值范围,如果小滑块不会从左侧离开电场区域,必须满足电场力小于等于最大静摩擦力,从而求得场强取值范围,同理如果小滑块会离开电场区域,电场力F必须小于等于0.1N或大于0.4N,根据这两个范围确定电场力做功的大小
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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