Question

(18分) 如圖所示，絕緣水平面上相距=1.6m的空間內(nèi)存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)量=0.1kg、帶電量=+1×的滑塊 (視為質(zhì)點(diǎn)) 以=4m/s的初速度沿水平面向右進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4，設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等(g取10m/)

(1)如果滑塊不能離開電場(chǎng)區(qū)域，電場(chǎng)強(qiáng)度的取值范圍多大。 
(2)如果滑塊能離開電場(chǎng)區(qū)域，請(qǐng)計(jì)算并討論后在坐標(biāo)中畫出電場(chǎng)力對(duì)滑塊所做的功與電場(chǎng)力的關(guān)系圖象。

Answer 1

(1) 　　(2)見解析

解析試題分析：(1)小滑塊在摩擦力和電場(chǎng)力的作用下，向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，依題意和牛頓第二定律，有：
　　又　　　　
若小滑塊不會(huì)從右側(cè)離開電場(chǎng)區(qū)域，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有：
聯(lián)立以上四式代入數(shù)據(jù)解得：
若小滑塊不會(huì)從左側(cè)離開電場(chǎng)區(qū)域，必須滿足：
于是可得：
(2)如果小滑塊會(huì)離開電場(chǎng)區(qū)域，電場(chǎng)力F必須滿足:
F="qE=" 1×10^-7×10⁶≤0.1N 或   F=qE=1×10^-7×4×10⁶＞0.4N
若，小滑塊將從右側(cè)離開電場(chǎng)區(qū)域，此過程小滑塊在電場(chǎng)中的位移為，則電場(chǎng)力做功
若小滑塊將從左側(cè)離開電場(chǎng)區(qū)域，此過程小滑塊在電場(chǎng)中的位移為，電場(chǎng)力做功為0，即　
所以電場(chǎng)力對(duì)滑塊所做的功與電場(chǎng)力的關(guān)系圖象如下圖所示：

考點(diǎn)：本題主要考查了牛頓第二定律、勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、恒力做功公式在電場(chǎng)中的應(yīng)用及繪圖能力．