问题
计算题
如图所示，在方向水平向右、大小为
的匀强电场中有一个光滑的绝缘平面。一根绝缘细绳两端分别系有带电滑块甲和乙，甲的质量为
kg，带电量为
C，乙的质量为
kg，带电量为
C，开始时细绳处于拉直状态，由静止释放两滑块，t=3s时细绳突然断裂，不计滑块间库仑引力，试求：
（1）细绳断裂前，两滑动的加速度；
（2）在整个运动过程中，乙滑块电势能增加量的最大值；
（3）从开始到乙的电势能增加量为零时，甲与乙组成的系统机械能的增加量。
答案
解：（1）取水平向右为正方向，将甲、乙、绳取为整体，依牛顿第二定律有
代入数据得
m/s2
（2）当乙发生位移最大时，乙的电势能增量最大，在细绳断裂前，甲、乙一起位移为
，绳断裂时，甲、乙速度均为。则
m/s2
细绳断裂后，乙减速运动
乙向前滑行最大位移为
m
此时乙电势能增量有最大值
J
（3）当乙的总位移为0，即乙返回到原出发点时，乙的电势能增量为0，设细绳断裂后经
乙返回原出发点，有
得
（舍去）
该时段内甲的位移为
又m/s2
当乙回到出发点时甲与乙组成系统的机械能的增加量为
