Question

如图所示，在倾角θ=37°的绝缘斜面所在空间存在竖直向上的匀强电场，场强E=4.0×10³N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板。质量m=0.20kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回。已知斜面的高度h=0.24m，滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.30，滑块带电荷q=－5.0×10^－4C。取重力加速度g=10m/s²，sin37°=0.60，cos37°=0.80。求：
（1）滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小。
（2）滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度。
（3）滑块从开始运动到停下来的整个过程中产生的热量Q。（计算结果保留2位有效数字）

Answer 1

（1）2.4m/s       （2）0.10m            （3）0.96j

（1）滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦力：

设到达斜面底端时的速度为v₁，根据动能定律：
                                              （2分）
                              （1分）
（2）滑块第一次与挡板碰撞后沿斜面返回上升的高度最大，设此高度为h₁，根据动能定理：
                            （2分）
                                                  （1分）
（3）滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能和电势能的减少等于克服摩擦力做的功，即等于产生的热能，Q=(mg+qE)h=0.96J。                                 （2分）