Question

如图所示，绝缘水平面上相距L=1.6m的空间内存在水平向左的匀强电场E，质量m=0.1kg、带电量q=+1×10-7C的

Answer 1

解题思路：（1）应用动能定理可以求出滑块不从右边界离开电场时电场强度的临界值，然后确定其范围；

（2）应用动能定理可以求出滑块不从左边界离开电场时电场强度的临界值，然后确定其范围；

（3）若电场强度小于最小值，则能从右侧离开电场，通过位移求出电场力做功与电场力的关系．若电场强度大于最大值，则滑块从左侧离开电场，此时电场力做功为零．作出W与F的关系图线．

（1）滑块恰好到达右边界时，由动能定理得：

-μmgL-qEL=0-[1/2]mv₀²，代入数据解得：E=1×10⁶N/C，

小滑块能右侧离开电场区域，0＜E≤1×10⁶N/C；

（2）由（1）可知，滑块恰好到达右边界时，E=1×10⁶N/C，

滑块能从左边界离开电场，滑块速度变为零后能反向运动，

电场力应大于摩擦力，即：qE＞μmg，解得：E＞4×10⁶N/C，

则滑块从左边离开电场时的条件为：E＞4×10⁶N/C；

（3）小滑块不离开电场时，最小电场力F=qE=1.0×10^-7×10⁶N=0.1N

最大电场力F=qE=1×10^-7×4×10⁶N=0.4N

若F≤0.1N，小滑块将从右侧离开电场区域，此过程小滑块的电场中的位移s=1.6m，则电场力做功W=-Fs=-1.6J．

若F＞0.4N，小滑块将从右侧离开电场区域，此过程中小滑块在电场中的位移s=0，电场力做功为0，则W=0．

答：（1）如果滑块能从电场右边界离开电场区域，电场强度E的取值范围是：0＜E≤1×10⁶N/C；

（2）如果滑块能从电场左边界离开电场区域，电场强度E的取值范围是：E＞4×10⁶N/C；

（3）图象如图所示．

点评：

本题考点： 匀强电场中电势差和电场强度的关系．

考点点评： 本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式的运用，滑块不能出电场，需讨论不能从右侧和左侧出电场．