如图所示,绝缘水平面上的AB区域宽度为d,带正电、电量为q、质量为m的小滑块以大小为v0的初速度从A点进入AB区域,当滑块运动至区域的中点C时,速度大小为vC=32v0,从此刻起在
◎ 题目
如图所示,绝缘水平面上的AB区域宽度为d,带正电、电量为q、质量为m的小滑块以大小为v0的初速度从A点进入AB区域,当滑块运动至区域的中点C时,速度大小为vC=
(1)若加电场后小滑块受到的电场力与滑动摩擦力大小相等,求滑块离开AB区域时的速度. (2)要使小滑块在AB区域内运动的时间达到最长,电场强度应满足什么条件?并求这种情况下滑块离开AB区域时的速度.(设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力) |
◎ 答案
(1)设滑块所受滑动摩擦力大小为f,则滑块从A点运动至C点过程,由动能定理得 f
假设最后滑块从B点离开AB区域,则滑块从C点运动至B点过程,由动能定理得 (qE1+f)
将vc=
vB=
由于滑块运动至B点时还有动能,因此滑块从B点离开AB区域,速度大小为
(2)要使小滑块在AB区域内运动的时间到达最长,必须使滑块运动至B点停下,然后再向左加速运动,最后从A点离开AB区域. 滑块从C点运动至B点过程,由动能定理得 (qE2+f)
由①④两式可得电场强度 E2=
滑块运动至B点后,因为qE2=2f>f,所以滑块向左加速运动,从B运动至A点过程,由动能定理得 (qE2-f)d=
由以上各式解得滑块离开AB区域时的速度 vA= |