Question

（14分）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，从此刻起在AB区域内加上一个水平向左的匀强电场，电场强度E保持不变，并且AB区域外始终不存在电场．

（1）求滑块受到的滑动摩擦力大小.

（2）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．

（3）要使小滑块在AB区域内运动的时间到达最长，电场强度E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．

Answer

（1） （2）方向水平向右 （3）；（方向水平向左）

【解析】

试题分析：（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：

①

解得：

（2）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

②

将和代入解得： ③

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，方向水平向右。

（3）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：

④

由①④两式可得电场强度： ⑤

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：

⑥

由以上各式解得滑块离开AB区域时的速度：

（方向水平向左） ⑦

考点：本题考查动能定理的应用、电场强度，意在考查学生的综合能力。