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
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,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)
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
qE
mg
=tan37°=0.75

 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
qcos37°)L=
1
2
mv2

 解得:v=
0.6gL

答:原来的电场强度为
3mg
4q
;带电物体滑到斜面底端的速率为
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.
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