Question

高中物理（ 电势、电势能的性质）

一个质量为m、带电量为+q的小物块,可在倾角为θ的绝缘斜面上运动,斜面低端有一与斜面垂直的固定绝缘板，斜面顶端距底端高度为h，整个斜面处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿水平向左，小物块与斜面间的摩擦因数为μ，且小物块与挡板碰撞时，不损失机械能(注：斜面底端有一挡板，挡板与斜面垂直)。求：
（1）为使小物块能从静止开始沿斜面下滑，θ与m、q、E、μ各量间必须满足的关系。
（2）小物块自斜面顶端从静止开始沿斜面下滑到停止运动所通过的总路程s。

Answer 1

(1).为了可以下滑，下滑力>摩擦力
物块收到竖直向下的重力，水平向左的磁场力，垂直斜面向上的支持力和平行斜面向上的摩擦力。
经过受力分析(垂直于斜面分解)，下滑力=mgsinθ+Eqcosθ,摩擦力=μ（mgcosθ-Eqsinθ)
∴mgsinθ+Eqcosθ>μ（mgcosθ-Eqsinθ)
(2).对于静止下滑到停止运动：
∵∑W=△E（即，做功的大小等于能量的增减）
∴WG+WE+Wf=△E（即，重力做功+电场力做功+摩擦力做功=动能增减）
∴mgh+Eqh/tanθ-μ（mgcosθ-Eqsinθ)s=1/2mv^2-1/2mvo^2
mgh+Eqh/tanθ-μ（mgcosθ-Eqsinθ)s=0-0
∴s=(mgh+Eqh/tanθ)/[μ（mgcosθ-Eqsinθ)]