题目内容

如图所示,倾角为θ的斜面AB是粗糙且绝缘的,AB长为L,C为AB的中点,在A、C之间加一方向垂直斜面向上的匀强电场,与斜面垂直的虚线CD为电场的边界。现有一质量为m、电荷量为q的带正电的小物块(可视为质点),从B点开始在B、C间以速度v0沿斜面向下做匀速运动,经过C后沿斜面匀加速下滑,到达斜面底端A时的速度大小为v。试求:

(1)小物块与斜面间的动摩擦因数μ;

(2)匀强电场场强E的大小。

解:(1)小物块在BC上匀速运动,由受力平衡得

FN=mgcosθ  ①

Ff=mgsinθ  ②

而Ff=μFN  ③

由①②③解得

μ=tanθ。  ④

(2)小物块在CA上做匀加速直线运动,受力情况如图所示。

则FN′=mgcosθ-qE  ⑤

Ff′=μFN′  ⑥

根据牛顿第二定律得

mgsinθ-Ff′=ma  ⑦

v2-v02=2a·  ⑧

由④⑤⑥⑦⑧解得

E=。  ⑨

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