Question

(15分)如圖所示，在寬度為L的兩虛線區(qū)域內(nèi)存在勻強電場，一質(zhì)量為m，帶電量為＋q的滑塊(可看成點電荷)，從距該區(qū)域為L的絕緣水平面上以初速度v₀向右運動并進入電場區(qū)域，滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ。

⑴若該區(qū)域電場為水平方向，并且用速度傳感器測得滑塊從出口處滑出的速度與進入該區(qū)域的速度相同，求該區(qū)域的電場強度大小與方向，以及滑塊滑出該區(qū)域的速度；
⑵若該區(qū)域電場為水平方向，并且用速度傳感器測得滑塊滑出該區(qū)域的速度等于滑塊的初速度v₀，求該區(qū)域的電場強度大小與方向；
⑶若將該區(qū)域電場改為豎直方向，測出滑塊到達出口處速度為v₀/2(此問中取v₀＝)，再將該區(qū)域電場反向后，發(fā)現(xiàn)滑塊未能從出口滑出，求滑塊所停位置距左邊界多遠。

Answer 1

⑴E＝，方向水平向右，v＝；⑵E＝，方向水平向右；⑶s＝

試題分析：⑴滑塊從出口處滑出的速度與進入該區(qū)域的速度相同，說明滑塊在電場區(qū)域勻速運動，根據(jù)平衡條件有：qE＝μmg，解得：E＝，其方向水平向右
滑塊進入電場前，根據(jù)動能定理有：－μmgL＝－
解得滑塊滑出該區(qū)域的速度為：v＝
⑵從滑塊開始運動到出電場區(qū)域，根據(jù)動能定理有：－2μmgL＋qEL＝－
解得：E＝，其方向水平向右
⑶根據(jù)題意可以判斷出，第一次時電場方向為豎直向上，根據(jù)動能定理有：－μmgL－μ(mg－qE)L＝－
第二次電場反向后，設(shè)滑塊所停位置距左邊界距離為s，根據(jù)動能定理有：－μmgL－μ(mg＋qE)L＝0－
又因為v₀＝
聯(lián)立解得：s＝