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如图所示,绝缘的水平桌面上方有一竖直方向的矩形区域,该区域是由三个边长均为L的正...

如图所示,绝缘的水平桌面上方有一竖直方向的矩形区域,该区域是由三个边长均为L的正方形区域ABFE、BCGF和CDHG首尾相接组成的,且矩形的下边EH与桌面相接.三个正方形区域中分别存在方向为竖直向下、竖直向上、竖直向上的匀强电场,其场强大小比例为1:1:2.现有一带正电的滑块以某一初速度从E点射入场区,初速度方向水平向右,滑块最终恰从D点射出场区,已知滑块在ABFE区域所受静电力和所受重力大小相等,桌面与滑块之间的滑动摩擦因素为0.125,重力加速度为g,滑块可以视作质点.求:
(1)滑块进入CDHG区域时的速度大小.
(2)滑块在ADHE区域运动的总时间.

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(1)在第三个过程中,滑块做类平抛运动,将运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动来列式求解; (2)分三个过程计算出运动时间;其中第一过程匀减速,第二过程匀速,第三过程类平抛运动. 【解析】 设三个区域的电场强度大小依次为E、E和2E,滑块在三个区域运动的时间分别为t1、t2和t3: (1)在CDHG区域,对滑块进行受力分析,由牛顿第二定律有 2qE-mg=ma3 而由题意知 qE=mg 在水平方向和竖直方向分别有 L=vGt3 以上解得: 即滑块进入CDHG区域时的速度大小为. (2)在BCGF区域,对滑块进行受力分析,在竖直方向qE=mg 所以不受摩擦力,做匀速直线运动 在ABFG区域,对滑块进行受力分析,在竖直方向 FN=qE+mg 在水平方向 Ff=ma1 由滑动摩擦力定律: 以上解得 当滑块由E运动到F时,由运动学公 式vF2-vE2=2(-a1)L 代入解得 仍由运动学公式 vF=vE-a1t1 解得 所以 即滑块在ADHE区域运动的总时间为.
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考点分析:
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E.开关与导线若干
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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