一质量为8m的小滑块,从竖直放置在地面上的轻质弹簧顶端处由静止释放,弹簧原长为2R,当弹簧压缩到最短时,弹簧长度变为R。现将该弹簧放到倾角为37°的斜面上,弹簧一端固定在绝缘斜面底端的A点,另一端放带正电的小滑块P,滑块P与弹簧接触点绝缘且不连接。斜面顶端与半径为0.4R的光滑半圆形轨道BCD相切于B点,如图所示。作过BD的虚线,在虚线右侧区域有水平向右的匀强电场,电场强度为E=3mg4q。已知整个系统处于同一竖直平面内,滑块P质量为m,其电荷量为q,滑块与斜面的动摩擦因数μ=0.5,AB长为6R,重力加速度大小为g,不计空气阻力。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)质量为8m的滑块从竖直放置在地面上的轻质弹簧顶端处由静止释放,当弹簧长度为R时,弹簧的弹性势能;
(2)通过滑块P将斜面上的弹簧压缩到长度为R时,由静止释放滑块,求该滑块运动到B点的速度大小;
(3)若在虚线BD区域左侧再加上沿斜面向下的匀强电场E',其它条件不变,仍通过滑块P将斜面上的弹簧压缩到长度为R时,由静止释放滑块P,要使滑块P能滑到半圆形轨道上且在轨道BCD内部运动过程中不脱离轨道,求E'大小的取值范围。
E
=
3
mg
4
q
【答案】(1)弹簧的弹性势能为8mgR;
(2)该滑块运动到B点的速度大小为;
(3)要使滑块P能滑到半圆形轨道上且在轨道BCD内部运动过程中不脱离轨道,E'大小的取值范围为0<E'≤或≤E'<。
(2)该滑块运动到B点的速度大小为
6
g
R
(3)要使滑块P能滑到半圆形轨道上且在轨道BCD内部运动过程中不脱离轨道,E'大小的取值范围为0<E'≤
7
mg
20
q
mg
2
q
3
mg
5
q
【解答】
【点评】
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