Question

4．如图所示，绝缘水平地面上O点固定有电量为+Q的点电荷，一质量为m、电量为+q的可视为质点的小滑块与地面动摩擦因数为μ，从A点静止释放，最终停在B点，AB间距L，重力加速度为g，静电力常数为k，求：
（1）小滑块速度最大时与O点的距离；
（2）AB两点间电势差U_AB．

Answer 1

分析 （1）根据题意明确物理过程，可知当电场力和摩擦力平衡时，速度最大，则可求得最大速度；
（2）对AB过程由动能定理可求得电场力所做的功，再由电功公式W=Uq可求得电势差．

解答 解：（1）当电场力与摩擦力平衡时，速度最大；则有：
k$\frac{Qq}{{r}^{2}}$=μmg
解得：r=$\sqrt{\frac{kQq}{μmg}}$；
（2）从A到B，由动能定理可得：
W_AB-μmgL=0
解得：W_AB=μmgL；
则电势差U_AB=$\frac{{W}_{AB}}{q}$=$\frac{μmgL}{q}$；
答：（1）小滑块速度最大时与O点的距离$\sqrt{\frac{kQq}{μmg}}$；
（2）AB两点间电势差U_AB为$\frac{μmgL}{q}$．

点评 对于电场中运动问题，要注意正确分析物理过程，优先考虑动能定理的应用．