Question

如图所示，一带电量q=-3×10^-3C，质量为m=0.4Kg的小物块处于一倾角θ=37o的光滑斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰处于静止状态．重力加速度g=10m/s²．求：
（1）该匀强电场的电场强度大小．（sin37o=0.6，cos37o=0.8）
（2）若该电场方向改为竖直向下后，小物块在斜面上由静止释放后的加速度是多大？小物块在斜面上运动2s，电场力做了多少功？（设斜面足够长）

Answer 1

分析：（1）物块受重力、支持力和电场力处于平衡，通过共点力平衡求出匀强电场的电场强度．
（2）根据牛顿第二定律求出小物块的加速度，通过位移时间公式求出位移的大小，从而求出电场力做功的大小．

解答：解：（1）根据共点力平衡得，qE=mgtan37°   
解得 E=

3mg

4q

=1×10³N/C
（2）根据牛顿第二定律得，（mg-qE） sin37°=ma  
解得  a=

(mg-qE)sin37°

m

=1.5m/s² 
通过位移时间公式得，X=

1

2

at²=

1

2

×1.5×22=3m  
电场力做功 W=-qEXsin37°=-3×10^-3×1×10³×3×0.6=-5.4J．
答：（1）匀强电场的电场强度大小为1×10³N/C
（2）电场力做功为-5.4J．

点评：解决本题的关键能够正确地受力分析，运用共点力平衡和牛顿第二定律进行求解．