题目内容

【题目】如图所示,在光滑水平台面(足够长)上有一质量、长度的绝缘长木板,木板以向右匀速运动;某时刻在木板的最右端轻放一质量、电荷量的带正电的小物体(可视为质点),在放物体的同时加一个水平向右的匀强电场,、间的动摩擦因数,取最大静摩擦力等于滑动摩擦力,。求:

(1)若物体最终从木板上滑下,求所加电场强度大小的范围;

(2)在满足(1)中要求的条件下,求、间因摩擦而产生热Q的范围。

【答案】(1)若物体最终从木板上滑下,所加电场强度大小的范围为或;(2)、间因摩擦而产生热量的范围:当从左端滑下时,摩擦生热;当从右端滑下时,摩擦生热。

【解析】

(1)放在上后,做加速运动,做减速运动,由牛顿第二定律得:

,

当较小时,从左端滑下,取临界值为。当时,恰从左端滑下,此时

由速度关系得:

由位移关系得:

联立解得:

当较大时,从右端滑下,取临界值,当满足

能从右端滑下,由速度关系得:

由位移关系得:

解得:

所加电场强度大小的范围为:或;

(2)当从左端滑下时,相对位移为,摩擦生热

当从右端滑下时,时生热最大。

由牛顿第二定律得:

,

由速度关系得:

相对位移为:

△

摩擦生热

△

解得:

所以

。

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