Question

(18分) 如圖所示，絕緣水平面上相距=1.6m的空間內存在水平向左的勻強電場，質量=0.1kg、帶電量=+1×的滑塊 (視為質點) 以=4m/s的初速度沿水平面向右進入電場區域，滑塊與水平面間的動摩擦因數=0.4，設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等(g取10m/)

(1)如果滑塊不能離開電場區域，電場強度的取值范圍多大。 
(2)如果滑塊能離開電場區域，請計算并討論后在坐標中畫出電場力對滑塊所做的功與電場力的關系圖象。

Answer 1

(1) 　　(2)見解析

解析試題分析：(1)小滑塊在摩擦力和電場力的作用下，向右做勻減速直線運動，設加速度為a，依題意和牛頓第二定律，有：
　　又　　　　
若小滑塊不會從右側離開電場區域，由勻變速直線運動規律，有：
聯立以上四式代入數據解得：
若小滑塊不會從左側離開電場區域，必須滿足：
于是可得：
(2)如果小滑塊會離開電場區域，電場力F必須滿足:
F="qE=" 1×10^-7×10⁶≤0.1N 或   F=qE=1×10^-7×4×10⁶＞0.4N
若，小滑塊將從右側離開電場區域，此過程小滑塊在電場中的位移為，則電場力做功
若小滑塊將從左側離開電場區域，此過程小滑塊在電場中的位移為，電場力做功為0，即　
所以電場力對滑塊所做的功與電場力的關系圖象如下圖所示：

考點：本題主要考查了牛頓第二定律、勻變速運動規律、恒力做功公式在電場中的應用及繪圖能力．