Question

12．如圖所示，一質(zhì)量為m的帶電物塊，置于傾角為θ的光滑絕緣斜面上，彈簧一端固定在斜面的擋板上，整個裝置處于一水平方向的勻強(qiáng)電場中．若物塊以速率v勻速下滑，滑至斜面底部后壓縮彈簧．求：
（1）物塊所受電場力的大小F；
（2）彈簧的最大彈性勢能E_P．

Answer 1

分析 （1）畫出物塊的受力圖象，根據(jù)平衡條件求電場力；
（2）對全過程應(yīng)用動能定理求最大彈性勢能．

解答 解：（1）物塊受重力、斜面的支持力和水平向右的電場力平衡，則：
F=qE=mgtanθ
（2）由于物體受到的重力、電場力和支持力三力平衡，所以物體壓縮彈簧的過程中，三個力的總功等于0，壓縮至最低點時，物體的動能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，此時彈簧的彈性勢能最大，為：
${E}_{P}={E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$
答：（1）物塊所受電場力的大小是mgtanθ；
（2）彈簧的最大彈性勢能是$\frac{1}{2}m{v}^{2}$

點評 本題考查了物體在復(fù)合場中的受力分析和動能定理的應(yīng)用，難度中等．