题目内容
如图所示,倾角为37°,长度为L的光滑绝缘斜面上,一个带正电荷的小物体质量为m,带电量为q,置于斜面顶端.当沿水平向右加一个如图所示的匀强电场时,木块恰好静止在斜面上.从某时开始,匀强电场的电场强度突然减小为原来的
,并保持下去.求(1)原来的电场强度;(2)带电物体滑到斜面底端时速率.(已知重力加速度为g,sin37°=0.6)
1 | 2 |
分析:当带正电荷的物体在电场中静止于光滑绝缘斜面顶端,因此对其受力分析,利用力的处理来确定电场力的大小,从而算出电场强度大小.当改变电场强度后,再牛顿运动定律可求出物体的加速度,从而利用运动学公式可算出滑到底端的速率.
解答:解:(1)受力分析图,如图所示
将电场力与重力合成,则有:
mg=Ncos37°
qE=Nsin37°
所以
=tan37°=0.75
得:E=
(2)当电场强度减为一半时,根据动能定理,则有:
(mgsin37°-
qcos37°)L=
mv2
解得:v=
答:原来的电场强度为
;带电物体滑到斜面底端的速率为
.
将电场力与重力合成,则有:
mg=Ncos37°
qE=Nsin37°
所以
qE |
mg |
得:E=
3mg |
4q |
(2)当电场强度减为一半时,根据动能定理,则有:
(mgsin37°-
E |
2 |
1 |
2 |
解得:v=
0.6gL |
答:原来的电场强度为
3mg |
4q |
0.6gL |
点评:带电物体处于三力平衡状态,利用力的平行四边形去处理力.在物体下落过程中用动能定理,要注意电场力做功与沿电场力的位移有关,就像重力做功与高度相关一样.
练习册系列答案
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如图所示,倾角为θ=37°的斜面固定在水平桌面上,劲度系数为200N/m的轻质弹簧上端固定在斜面顶端的木板上,下端连接孩子两位1kg的物块A,弹簧与斜面平行;物块A的下面用跨过光滑定滑轮的轻绳连接质量为0.15kg的物块B,物块A与滑轮之间的轻绳平行于斜面;B的下面用轻绳连接质量为0.95kg的物块C.此时弹簧的伸长量为6cm,整个装置处于静止状态.取g=10m/s2,sin37°=0.6.则下列说法中正确的是( )
A、物块A受到6个作用力 | B、物块A受到的摩擦力方向沿斜面向上,大小为5N | C、剪断B、C间轻绳后,物块A收到的摩擦力方向沿斜面向下 | D、剪断A、B间轻绳后,物块A一定沿斜面向上运动 |