问题 填空题

如图所示,质量为m带电量为+q的小滑块以大小为v0的初速度从A点进入宽度为d的AB绝缘水平面.当滑块运动至中点C时,速度大小为vC=

3
2
v0,从此刻起在AB区域内加上一个水平向左的强度不变的有界匀强电场(区域外不存在电场).若小滑块受到的电场力与滑动摩擦力大小相等,则滑块离开AB区域时的速度______,要使小滑块在AB区域内运动的时间达到最长,电场强度应为______.(设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力)

答案

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

f

d
2
=
1
2
m(v02-vc2)----①

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

(qE1+f)

d
2
=
1
2
m(vc2-vB2)------②

将vc=

3
2
v0和和qE1=f代入解得

vB=

1
2
v0--------③

(2)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

(qE2+f)

d
2
=
1
2
mvc2------④

由①④两式可得电场强度

E2=

m
v20
2qd
-----------⑤

故答案为:

1
2
v0
m
v20
2qd

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