Question

(18分) 如图所示，绝缘水平面上相距=1.6m的空间内存在水平向左的匀强电场，质量=0.1kg、带电量=+1×的滑块 (视为质点) 以=4m/s的初速度沿水平面向右进入电场区域，滑块与水平面间的动摩擦因数=0.4，设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(g取10m/)

(1)如果滑块不能离开电场区域，电场强度的取值范围多大。 

(2)如果滑块能离开电场区域，请计算并讨论后在坐标中画出电场力对滑块所做的功与电场力的关系图象。

 

Answer 1

【答案】

(1) 　　(2)见解析

【解析】

试题分析：(1)小滑块在摩擦力和电场力的作用下，向右做匀减速直线运动，设加速度为a，依题意和牛顿第二定律，有：

　　又　　　　

若小滑块不会从右侧离开电场区域，由匀变速直线运动规律，有：

联立以上四式代入数据解得：

若小滑块不会从左侧离开电场区域，必须满足：

于是可得：

(2)如果小滑块会离开电场区域，电场力F必须满足:

F=qE= 1×10^-7×10⁶≤0.1N  或   F=qE = 1×10^-7×4×10⁶＞0.4N

若，小滑块将从右侧离开电场区域，此过程小滑块在电场中的位移为，则电场力做功

若小滑块将从左侧离开电场区域，此过程小滑块在电场中的位移为，电场力做功为0，即　

所以电场力对滑块所做的功与电场力的关系图象如下图所示：

 

考点：本题主要考查了牛顿第二定律、匀变速运动规律、恒力做功公式在电场中的应用及绘图能力．