题目内容

【题目】如图所示,固定的光滑绝缘斜面的倾角为θ=37°,斜面长为0.24 m,处在大小为E=1.2×103 V/m的水平向右的匀强电场中,一个质量为m=1.6×10-2 kg的带电滑块从斜面顶端由静止释放后,刚好能处于静止状态.(取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).求:

(1)滑块的带电量q;

(2)若仅将电场反向,求滑块滑至底端时的速度大小v;

(3)电场反向后,仅调整电场强度的大小,求滑块沿斜面滑行过程中,机械能增量的最大值ΔE.

【答案】(1)-1.0×10-4 C. (2)2.4 m/s (3)0.04096 J

【解析】

考查电场力做功与守恒的综合。

(1)刚好能处于静止状态,受力平衡:

解得电荷量大小为:

由于电场力方向与电场方向相反,所以带负电,即带电量为-1.0×10-4 C;

(2)若仅将电场反向,电场力向右,滑到底端过程中,由动能定理:

解得

(3)要保证沿斜面向下运动的电场力最大时,电场力与重力的合力沿斜面向下,即:

机械能增量即为电场力做功,即:

解得

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